一次自动站风速异常记录的分析与处理

李海川等

摘要

通过结合温度、湿度、天气现象等气象要素实际情况对沧州市国家一般气象站一次自动站风速异常记录进行分析，探讨造成故障原因，给出观测员相应的解决办法，从而提高设备稳定运行率和数据可用率。

关键词自动站；风速；异常记录；解决方法

中图分类号S163+.7文献标识码A文章编号0517-6611（2014）06-01619-01

AbstractAn analysis of wind abnormal records by national ordinary station of Cangzhou was conducted through combining meteorological elements， such as temperature， humidity and weather phenomena. The reasons of the fault were discussed， and the corresponding solution to making equipment run steadily and improving data availability were put forward.

Key words Automatic weather station； Wind speed； Abnormal record； Solution

地面气象观测中的风是两维矢量（水平运动），用风向和风速表示。随着现代化进程的加快，自动站风速为自动观测项目。沧州市国家一般气象站为自动站，测风速仪器为EL15-1/1A杯式风速传感器，是响应快、启动风速低的光电子风速计，感应部分由3个轻质锥形风杯组成，能在整个工作范围内提供良好的线性，直到风速达60 m/s。附着在中心不锈钢轴上的截光盘随轴旋转，每转动一圈，切割红外光束14次，从而由光电晶体中产生出一个脉冲链[1]。输出的脉冲速率与风速成正比，加速时的响应比减速时的响应快，所以平均速度会过高地估计实际的平均风速[2]。笔者在此通过对自动站风速数据的分析、与人工站风速数据的对比以及与邻站数据的对比分析，确定自动站风速数据异常，并提出相应的处理建议，为观测员在实际工作中发现异常、处理异常记录提供帮助。

1 资料与方法

资料来源于沧州市、泊头和青县3个气象站的风速资料。风速观测项目采用北京时，以20：00为日界，而非24：00，即自前一日20：01起至當日20：00止属于当日。以1 s为步长，求3 s滑动平均值，即瞬时风速；以1 s为步长，求1和2 min滑动平均值，2 min滑动平均值即定时风速；以1 min为步长，求10 min滑动平均值，最大风速从10 min平均风速值中选取[3]。我国自动站技术性能要求风速分辩力为0.1 m/s，测量范围为0～60 m/s，严重超出测量范围的视为野值，判断为异常。

2.2与人工站风速比较

通过值班员仔细观察人工站风杯与自动站风杯转动情况发现，人工站风杯偶尔转，但自动站风杯却始终不转。自动站启动风速比人工站风杯启动风速小，应该比人工站风杯更灵敏，风速小时自动站风杯转而人工站风杯不转是正常情况，但反过来人工站风杯转时自动站风杯不转认为异常。

变化范围为61%～79%，可见沧州气象站气温明显低于其他站，而相对湿度却高于其他站。经过分析当天的天气条件，

沧州气象站天气现象有霜、结冰、轻雾。根据李玉娥等研究指出在气温低、湿度大、风速小、并伴随雪或雨夹雪、雾或轻雾等天气现象时，分析风杯可能被冻住；因湿度大，空气中的水汽在传感器上凝结，进入缝隙，随着温度下降，且也有一段时间的静风配合，凝结的液态水冻结，最后使风杯冻住[4]。处理方法是可立即放倒风杆将冻结物清除，尽快使记录恢复正常。

2.3.2

启动风速偏大。自动站风传感器的启动网速应该小于等于0.3 m/s，通过观察人工站风杯与自动站风杯情况，人工站风杯偶尔转动时自动站风杯不转动，判断不转动的原因是风速达不到风传感器的启动风速。分析原因此风速传感器是2012年5月30日检定完毕，经过一段时间的使用，转动部件与静止部件之间的缝隙被污垢所堵塞，造成转动不灵活，风杯转动摩擦较大，使轴承出现磨损情况，使得启动风速过大，出现风速大时有风速，风速小的时候没有风速的现象[5]。应该进行仪器清洁、维修或更换风速传感器送回厂家修理。

2.4记录处理

根据规范规定，当风速缺测风向正常时，风向亦按缺测处理，所以J文件中23：19～07：46风向风速分钟数据全部缺测处理，A文件中24：00～07：00的2 min和10 min风向风速缺测，经判断不影响日极值，日极值从实有记录中挑取，该日4次、24次风速不做日平均并进行备注。

3结论

通过结合温度、湿度、天气现象等气象要素对风速异常记录的分析，探讨造成故障的可能原因，给出解决办法。观测员一定要有责任感，加强对自动站观测数据的监控和分析能力，认真做好传感器巡视工作，及时发现问题，解决问题，避免记录长时间异常，提高设备稳定运行率和数据可用率。

参考文献

[1]

李黄.自动气象站实用手册[K].北京：气象出版社，2007：22-23.

[2] 国家气象局气候监测应用管理司.气象仪器和观测方法指南[M]. 北京：气象出版社，1992.

[3]中国气象局.地面气象观测规范[S].北京：气象出版社，2007

[4] 李玉娥.保定、易县自动站风杯冻结的气象条件分析[J].陕西气象，2010（3）：24-25.

[5] 梁兴文，黎练垣.自动气象站风向风速传感器故障的排查[J] .广东气象，2008，30（5）：5.