自动气象站正点草面温度观测数据跳变分析

2014-07-07 02:44:08刘博文马永林方晓斌杨凤琼

中低纬山地气象 2014年2期

李燕，刘博文，马永林，方晓斌，杨凤琼

(1.云南省楚雄州气象局，云南楚雄 675000;2.云南省气象台，云南昆明 650034)

1 引言

在冬季进行自动气象站地面测报数据质量控制时，在晴好天气，日落—日出的时段内，草面温度会经常出现跳变的情况，运行测报软件，进入“数据维护”、“格检审核A文件”，则提示:草面温度“相邻前后两时次的变化异常”。草面温度跳变的情况各自动气象站都会出现，若只从各时次的数据变化看，则易被认为是疑误数据和错误数据，本文对此问题进行分析。

2 冬夏及白昼草面温度不连续变化统计特征

将2013年1月、7月草面温度跳变情况进行统计，如表 1、表 2。

表1 1月草面温度不连续变化情况统计

由表1统计得出，冬季1月份，统计的10个站点中，有9个站点出现草面温度跳变现象。18—21时为日落前后时段，有7个站点出现跳变现象。06—09时为日出前后时段，有6个站点出现跳变现象。10—17时为白天，无日出和日落的变化，有1个站点出现跳变现象。22—次日05时为夜间，有9个站点出现跳变现象。出现跳变现象的各时次及前后时次无天气现象。

由表2可知，夏季7月份，统计的10个站点中，有4个站点出现草面温度跳变现象。18—21时为日落前后时段，有3个站点出现跳变现象。06—09时为日出前后时段，有0个站点出现跳变现象。10—17时为白天，有2个站点出现跳变现象。22—次日05时为夜间，有1个站点出现跳变现象。出现跳变现象时各时次内多有天气现象。

表2 7月草面温度不连续变化情况统计

3 草面温度出现跳变原因分析

在观测使用的气象仪器完好，经检测和检定仪器性能正常的情况下，观测到的气象要素数据为正确数据，若某一正确数据发生变化时，其它一个或几个气象要素数据也会发生变化，某个气象要素数据的变化与其它要素的变化有紧密的联系，而不是孤立的变化。直接影响草面温度的气象要素有日照、天气、云量、风。下面从这几个气象要素的变化来分析草面温度的变化。

3.1 日照变化与草面温度变化分析

18—21时、06—09时为日落和日出时段，由于太阳高度角的变化，会使太阳辐射增加和减弱，从而使近地层的空气温度即草面温度发生变化。从表1看出，日落和日出时段，10个站点有8个站出现草面温度跳变现象，出现次数最多的站点有24次，对应跳变时次和前后时次无天气现象。

由表1统计得出，冬季(1月)日落和日出时段草面温度跳变出现频繁。夏季出现频次很低，见表2。由于冬季为干季，天空晴朗无云，夜间辐射冷却剧烈，近地层空气温度较低，白天和夜间近地层空气温度差值大，日出后升温较快，日落后降温也快，故在日落和日出时段草面温度出现跳变。夏季为湿季，天空云量较多，夜间辐射冷却没有冬季强烈，白天和夜间近地层空气温度差值没有冬季大，日出和日落后升温和降温速度没有冬季快，在日落和日出时段草面温度很少出现跳变情况。

3.2 天气变化与草面温度变化分析

从表2统计得出，草面温度出现跳变现象较少，夏季(7月)草面温度出现跳变时次多有天气现象。将表2统计出的7月出现跳变站点在跳变时次对应的天气情况及云量变化统计于表3。

表3 7月草面温度跳变对应天气现象或云量

夏季为湿季，多雷雨天气出现，夏季草面温度出现跳变的情况较少，若出现跳变，有雷雨天气出现或天空云量的变化，见表3。有降水和雷暴天气现象出现，将会使近地层空气温度下降。白天，云量增加会遮蔽阳光照射，使近地层空气温度下降;云量减少，有阳光照射，使近地层空气温度上升。夏季草面温度出现不连续变化是由于天气变化和天空云量的变化造成的。

3.3 风速变化与草面温度变化分析

由表1统计得出，冬季(1月)夜间(22—05时)，10个站点中，有9个站点出现草面温度跳变现象，出现次数最多的站点有11次，跳变时次及前后时次无天气现象，见表1。由表1统计看出，冬季夜间出现草面温度跳变现象较多，且无天气变化影响。

3.3.1 草面温度跳变与风速变化特征根据表1所列，随意选取表中4个站点夜间 (22—05时)任一时次草面温度跳变时次及前后时次草面温度观测数据和10 min风速对应时次的风速观测数据，作曲线图，如图1-4。

由图1-4看出，草面温度出现跳变时次，10 min风速的变化趋势和草面温度的变化一致，当风速增大时，草面温度升高，当风速减小，草面温度降低。

3.3.2 风速变化与草面温度跳变分析由图1-4看出，草面温度随风速的增大上升，风速减小下降。草面温度传感器安装在距地6 cm高度处，并与地面大致平行，草面温度为近地层空气温度。冬季为干季，天气多晴朗无云，夜间因辐射冷却，近地层空气温度较低，因地面长有草层，由于草层的覆盖作用，会极大的阻止地面向空中放出长波辐射，草层下的地表温度相对较高，从而使贴地层的空气温度也较高。由于风是空气运动产生的气流，若突然起风或风速突然增大，地表上的暖空气会进行流动，由于暖空气密度相对较小，会作上升运动，使近地层或更高层的空气温度升高，风速越大，暖空气上升速度越快，到达的高度越高，使草面温度升高。若风速减小或无风，会减缓地表暖空气的上升运动速度，或无暖空气作上升运动，由于冷空气密度相对较大，空中的冷空气还会作下沉运动，风速越接近静风，近地层温度就越低，使草面温度降低。