河南省自动与人工观测气压资料差异分析

周志刚

（河南省气象信息网络与技术保障中心，河南 郑州 450000）

气象部门于1950年开始采用人工方式观测，到2003年已经持续50多年。随着科技进步以及为满足气象预报、气象服务、气候预测等业务的需求，全省开始启用自动观测。截止到2011年年底，全省119个国家站实现了自动观测，其中2004年启用有开封1个站，2005年启用48站，2007年启用16站，2011年启用54站。

启动自动观测以后，两种观测所使用的仪器和观测时间上都有一定差异，至于自动观测的气压要素与原来人工观测的气压要素是否存在差异，需要对两种资料进行对比分析评估。本次评估最北端的台站是南乐站，纬度36.08°N，最南端是新县站，纬度31.64°N，南北跨度4.44度；最东端永城站，经度116.44°E，最西端灵宝站，经度110.86°E，东西跨度5.58度。拔海高度最高为郑州嵩山站1178.4米，最低为永城站32.5米，高度差1 145.9米。自动观测均使用PT220气压传感器观测，人工站使用水银气压表观测。

在人工观测方式改为自动观测方式前，按要求要进行两年的平行观测。所谓平行观测就是在同一个观测场内分别安装一套人工观测仪器和一套自动观测仪器，同时按《地面气象观测规范》的要求进行观测。这样做是为了消除探测环境差异和观测时间差异对观测资料的影响。本次评估采用平行观测第二年的自动观测与人工观测的本站日平均气压、月平均气压、年平均气压资料进行分析。分析内容主要包括：日平均气压差值（用自动站观测值减去人工站观测值）和差值标准差、月平均本站气压差值和差值标准差、年平均本站气压差值和差值标准差。标准差是表示一组数据离散程度的最好的指标。其值越大，说明离散程度越大，其值越小说明数据比较集中。

1 评估结果

1.1 日差值

全省全年日差值平均值为-0.05hPa，日最大差值为1.6hpa，日最小差值为-2.6hpa，标准差为0.39。从日差值频次和正态分布图（见图1）中可以看出，日平均气压对比差值呈正态分布（偏负），差值为负值的有26122个观测值，占总数的60.2%，差值在[-0.8，0.8]的观测值有41474个，占95.5%。对比差值最大值出现在7月21日的固始站，最小值在10月31日的开封站。

图1 日差值频次和正态分布图

1.2 月差值

各月差值平均值为-0.05hpa，月差值最大值为0.94hpa，月差值最小值为-1.88hpa。月差值偏高最大的为9月的桐柏站和12月的黄泛区站，偏低最多的为4月的开封站；从月差值频次和正态分布图（见图2）中可以看出，各月月平均气压差值偏低的台站占63.0%；差值平均值主要集中在[-0.8，0.8]之间，占到全省所有评估台站的95.5%。从月平均气压变化曲线（见图3）和月平均气压差值曲线（见图4）上可以看出，两个变化曲线相近，说明月差值月变化规律明显，月平均气压越高差值越大，反之越小。全省各月差值的标准差为0.35，说明两种观测数据差值分布集中，变化不大。

图2 月差值频次和正态分布图

图3 月平均气压变化曲线

图4 月平均气压差值曲线

1.3 年差值

图5 年差值频次和正态分布图

全省各站年平均气压差值为-0.05hpa，最大差值0.71hpa，最小差值-1.53hpa，极差2.24hpa，标准差为0.30。差值偏高最大的为黄泛区站，偏低最多的为开封站。由年差值频次图和正态分布图（图5）中可以看出，其趋势与月值一致，年平均气压差值偏低（差值小于0）的台站占多数，占60.0%；年平均气压差值主要集中在[-0.8，0.4]之间，占到全省所有评估台站的92.4%。

2 原因分析

经过对日、月、年差值数据的分析，发现出现数据差异的原因如下：

2.1 人工站仪器出现异常未能及时发现。比如气压表、气压计超检使用，导致数据长期不稳定，差值较大。

2.2 人工站数据误读。虽然误读数据不多，但每次误读不是5hPa，就是10hPa，对数据质量影响较大。

2.3 气压计差值超过1.5hPa，未能及时调整，影响02时气压观测值的准确性。

2.4 自动站气压传感器、采集器因受到雷击或接线接触不良等原因出现故障，数据出现跳变野值，由于数据处理经验不足而没能正确处理。

2.5 两种仪器所放的位置存在差异。人工站放在值班室，自动站放在观测场的采集器箱子中，个别站两者拔海高度存在差异。

2.6 两种观测值的观测时间存在差异。按照《地面气象观测规范》的要求，人工站是在整点前的55-60分完成，而自动站数据都是在正点00分采集。

3 建议

由于在评估中发现自动站大多数差异是由传感器、采集器故障及软件原因引起的，因此，在以后的自动站运行中建议：

3.1 加强采集器的升级、换代工作，使仪器在性能方面更加稳定、可靠。

3.2 做好仪器的安全防护工作，特别注意作好防雷安全。

3.3 加强业务人员在仪器维修与维护方面的培训，使之能及时发现使用中异常现象，使故障得到及时维修，降低数据的缺测率。

3.4 根据业务需要，及时升级测报软件。

3.5 做好仪器备份工作，在可能的条件下，台站尽量采用多套自动站仪器同时运行。

[1]鞠晓慧.自动与人工观测气压的差异及原因分析[J].气象，2010（01）.

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[3]王晓默.自动气象站与人工观测的数据对比分析[J].气象科技，2007（04）.

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