浅谈基层台站草面温度数据质量控制

摘 要：针对基层气象台站草面温度数据质量控制缺乏经验的问题，为了增强基层台站草温数据质量控制能力，本文从草温传感器的安装维护、时间一致性分析、与其他要素的分析比较方法以及草温审核规则库的建立方面，总结了基层台站草面温度数据质量控制方法。

关键词：基层台站；草面温度；质量控制

中图分类号：S16 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20171032061

互助站于2014年开始运行新型自动气象站，新增了草温观测项目，由于没有历史资料，极值数据库及报警参数的建立有一定困难。自动站在运行过程中有时会出现记录异常，对草面温度的异常记录需要通过人工判断和处理，对于不同的情况具体分析，保证上传的观测记录准确无误。程爱珍等[1]分析了天气现象变化与草温变化的关系，对草面温度数据进行质量控制；也有的文章对草面温度的变化规律以及和气温、地温等要素的对比进行分析[2-3]。本文利用互助站2014—2016年观测资料，从草温传感器的安装维护、时间一致性分析、与其他要素的分析比较方法以及草温极值数据库的建立等各个方面对基层气象站草面温度数据质量控制方法进行综合总结，以期为基层台站草面温度数据质量控制提供参考。

1 安装与维护

草面温度传感器是铂电阻温度传感器，安装在观测场内地温场西侧，传感器距离地面高度为6cm，要和地面保持平行。冬季当积雪掩埋草溫传感器时，将传感器安置在原来位置的雪面上，这时测量的是雪面温度。日常维护中，保持传感器的清洁。草温观测场地保持均匀草层，草高应在6～10cm，草高低于6cm时，会使传感器悬空，草高超过10cm时，应及时修剪。

2 时间一致性分析

气象要素的时间一致性检验是指要素随时间的变化是否符合客观规律的检验[4]。也就是要素值与时间有着较好的相关性，某一时段内的变化在一定范围之内，前后两个值没有跳变现象。时间一致性，可以通过时变检查来实现，根据要素在某一时段内可能出现的变化范围来判断要素的质量。

通过对互助站草温观测资料的分析，总结了草温1min、1h的时变最大值（表1）。

3 多要素分析比较

3.1 草面温度与地面温度、气温的对比

利用互助气象站距离草层下垫面6cm高度处温度（以下简称草温）、裸露土壤表面0cm温度（以下简称地温）和距离地面1.5m高度处温度（以下简称气温）观测资料，对比分析三者的差异及年变化、日变化规律。草温、地温和气温，测量的都是距离下垫面一定高度处的温度，三者之间有着密切的关系，计算草温、地温和气温之间的差值，分析其规律，可以发现草温的异常记录。

3.1.1 草温、地温和气温的年观测值对比

由表2可知，草温的年平均值介于地温和气温之间，平均最高值高于地温和气温，年平均最低值低于地温和气温。极端最高温度中，地温最高，草温次之，气温最低；极端最低温度中，草温最低，然后是气温，最后是地温；草温年变化振幅最大，然后是地温，气温变化振幅最小。

3.1.2 年变化

草温、气温和地温的年变化趋势基本相同（图1）。从2月开始温度逐渐升高，至6、7月达到最高，之后开始下降，到12月至次年1月达到最低值。草温与地温差异不大，变化趋势也一致，草温低于地温。由于变化振幅不同，草温与气温曲线相交，地温与草温的变化幅度大于气温。

3.1.3 日变化

在3种温度的日变化中，草温的变化幅度最大，地温次之，气温变化幅度最小（图2）。日出后，3种温度都开始升高，草温和地温于13：00—15：00时达到最高，气温稍滞后，于15：00—17：00时达到最大值。日落后三者都开始降低，于日出前达到最低。日出后三者差异显著，日落至日出前差异不明显。

3.2 日照、辐射对草面温度的影响

草温的日际变化与日照有很大的关系。在有阳光照射时，草面温度升高，光照越强升温越快。在无云的白天，光照好，太阳辐射强度从日出开始逐渐增大，到正午达到最大值，然后又开始逐渐减小。下垫面接受太阳辐射，草温变化规律与辐射相似，白天逐步上升，午后达到最高值，此后又逐渐降低。由于热量积累的最大值对太阳辐射强度有一定的滞后性，草温最高值的出现时间比最大辐照度滞后2h左右，一般出现在13：00—15：00时。随后又逐渐减小，夜间，地面辐射冷却，草温持续降低，到凌晨达到最低值。全日阴天无日照时，辐射变化不明显，草温的变化也相对较少。

3.3 天气过程对草面温度的影响

3.3.1 冷空气的影响

由于热量的对流与交换，草面温度与气温关系密切。当有冷空气到来时，草温随之降低，冷空气越强降温幅度越大。冷空气过境以后，草温又缓慢回升，如表3，2014年10月28日冷空气影响造成草温非正常变化，与前后2日有明显差异。

3.3.2 降水的影响

有降水时，雨水落到下垫面和传感器上，下垫面和传感器的热量传递给雨水，加上雨滴蒸发造成的热量损失，使草温下降，当热量交换达到平衡时，草温变化缓慢。降水结束时，草温又开始升高。例如表4，2014年5月17日，10：46—12：03有阵雨，11：00、12：00时草温受降水影响出现波动，降水结束后又明显升高。

4 建立草面温度极值数据库

草温是新增观测项目，地面质控规则库中关于草温的内容都为空，本文利用互助站2014—2016年观测资料，建立基本适用本站的草温极值数据，在报警设置中设置为超过极值时报警，作为草温项目人工质量控制的补充和参考。

气候极限值是根据历史极值确定的，范围太宽容易造成疑误记录不能被发现，范围太窄会使程序产生大量报警记录。表5是根据互助站2014—2016年观测资料以及气候条件确定的草温范围。

5 结论

基层台站草面温度的质量控制，要保证仪器正确安装与维护。平时工作中密切监视数据的变化，当有数据异常时，与气温、地温、天气现象等要素比较分析，确定仪器是否出现了漂移。并逐步建立更新草温极值数据库，作为人工质量控制的补充和参考。

参考文献

[1]程爱珍，何秋香，黄理，等.气象要素对草面温度的影响分析及其质量控制方法[J].气象研究与应用，2009，30（1）：70-72，82.

[2]李雄，董蕙青，黄嘉华，等.南京各种下垫面温度特征及预报方法探讨[J].气象科技，2005，33（6）：487-491.

[3]邓天宏，王国安，焦建丽，等.草温、0cm地温、气温间变化规律分析[J].气象与环境科学，2009，32（4）：47-50.

[4]王伯民.基本气象资料质量控制综合判别法的研究[J].应用气象学报，2004，15（增刊）：50-59.

[5]王海军，杨志彪，杨代才，等.自动气象站实时资料自动质量控制方法及其应用[J].气象，2007，33（10）：102-109.

[6]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，

2003.

作者简介：郭守生（1978-），女，从事县级综合气象业务。