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临沧市区域自动站地面和屋顶的资料差异分析及订正方法
作者:杨学明 白…    文献信息来源:临沧市气象局    点击数:     更新时间:2009/12/22

摘要:本文通过同一地点楼顶站和地面站一整年观测资料的对比分析,得出了楼顶和地面站的温度、雨量差异及楼顶站资料的订正方法,为楼顶站资料的可靠性和准确性判断及应用提供了科学依据。

关键词:区域自动站  观测资料  对比分析  订正方法

引言

2007年,临沧市安装了99个区域自动站,基于安全和成本原因,约有三分之二的站安装在了楼顶,楼顶站资料有没有代表性?与地面站有何差异?如何订正这些资料?这些问题都是区域自动站资料应用中需要解决的问题,也是此项工作分析的重点。

1 观测方法和资料的审核整理

区域自动站安装在水平距大气监测自动站(简称大监站)观测场边26.3米的三层楼顶偏南中部,楼顶边无护墙,四周遮挡较少,楼顶高9.4米,传感器高度1.6米。观测设备为北京华创升达公司生产的CAWS600-RT温雨两要素自动站,观测时间为20086月至20095月。该站安装后,并入我市的区域自动站网,即每小时用手机短信将观测资料发往省气象台服务器,服务器再将资料发回市气象台服务器,再由各终端调用资料。气温日平均用24小时统计。当区域自动站资料缺测时,不论小时还是整天缺测,该日资料均用大监站代替。此种情况共有28天。当野值(雨量传感器不正常的跳动)不是很大时,一般不进行处理。对比站为安装在观测场内的大监自动站,同期大监站资料取自大监自动站月报表。

由于区域自动站选用的型号是北京华创升达公司(现为华云公司)生产的CAWS600-RT温雨两要素自动站,临沧大监自动站是无锡无线电研究所生产的ZQZⅡ型自动站,两站传感器存在器差值。为计算器差值,我们在200967月进行了两种设备共同在大监站观测场内的连续对比观测。其结果是,区域自动站月雨量平均比大监站多15.4毫米,偏多达10%,比人工站偏多8.4毫米,偏多5%。区域自动站月平均气温平均比大监站偏低0.4℃,最高气温偏低0.2℃,最低气温偏低0.3℃。我们认为这就是器差值,以下分析所用到的区域站气温均是按此值订正后的气温值。从逐日对比看,区域站雨量较大监站一致的偏多,气温也是一致性的偏低,表现为较为稳定的系统器差。从晴天和雨天对比看,晴天日平均气温区域较大监站偏低0.4℃,雨天偏低0.3℃,没明显的晴雨天差别,且差值比较稳定。

2 资料对比分析

2.1平均资料对比分析

20086月至20095月统计资料分析(见表1,年平均气温区域站17.7℃,大监站18.5℃,区域站偏低0.8℃,其中干季(114月)偏低0.5℃,雨季(510月)偏低1.1℃,雨季偏低较干季大。年最高气温区域站31. 0℃,大监站31.7℃,区域站偏低0.7℃;年最低气温区域站3.4℃,大监站4.1℃,区域站偏低0.7℃。年降雨量区域站1025.8毫米,人工站年降雨1019.0毫米,区域站偏多1%;大监站年降雨量998.7毫米,偏少2%。说明安装在楼顶的自动站,其雨量与地面没有明显差异,楼顶站的雨量值是比较准确可靠的,其误差值在允许误差4%范围内。

表1  年月资料对比表(注“Q”为区域站,“D”为大监站,“R”为人工站)(略)

2.2逐日资料对比分析

为分析不同季节逐日资料的差异,分别选取了春夏秋冬的晴天和雨天资料进行对比分析(见表2,其结果是:

表2   区域站与大监站日平均气温差及订正量(注:H为楼顶高度,单位米)(略)

●冬季

晴天,129日,24小时平均气温区域站较大监站偏低0.6℃,其中夜间(2108时)偏低0.5℃,白天(0920时)偏低0.8℃。雨天,127日,24小时平均气温区域站较大监站偏低0.9℃,其中夜间偏低0.7℃,白天偏低1.1℃。

●春季

晴天,413日,24小时平均气温区域站较大监站偏低0.6℃,其中夜间偏低0.4℃,白天偏低1.0℃。雨天,41日,24小时平均气温区域站较大监站偏低0.9℃,其中夜间偏低0.4℃,白天偏低1.3℃。

●夏季

晴天,78日,24小时平均气温区域站较大监站偏低1.0℃,其中夜间偏低1.1℃,白天偏低1.0℃。雨天,713日,24小时平均气温区域站较大监站偏低2.3℃,其中夜间偏低2.7℃,白天偏低1.8℃。

●秋季

晴天,1016日,24小时平均气温区域站较大监站偏低0.9℃,其中夜间偏低0.9℃,白天偏低0.9℃。雨天,1025日,24小时平均气温区域站较大监站偏低2.1℃,其中夜间偏低2.2℃,白天偏低2.0℃。

综合以上分析,晴天24小时平均气温区域站较大监站偏低0.8℃,其中夜间偏低0.7℃,白天偏低0.9℃;雨天24小时平均气温区域站较大监站偏低1.6℃,其中夜间偏低1.5℃,白天偏低1.6℃。观测表明雨天偏低值比晴天大,白天偏低比夜间明显。从季节看,偏低值最大是夏季,其次是秋季和春季,冬季最小。雨天气温低是楼顶小气候最突出的特点之一,原因可能与雨天热辐射小的楼顶面和雨天气温近地层垂直分布有关。晴天楼顶气温比地面偏低,这一观测事实似乎与平常人体感觉不一样,这主要是白天热容量较小的楼顶表面吸热后增温明显,近层空气受其影响较大,但这种热辐射的空气传递到1.5米以上就不是很强了,加之温度传感器有防辐射罩保护以及这一高度以上空气交换较强,所以实测气温值没有偏高。

3 订正方法

3.1雨量的订正

由以上分析得出,楼顶站雨量与地面站雨量没有明显的差别,因此楼顶站雨量不需要订正可直接使用,只要定期较准雨量器即可。

3.2温度的订正

同时,通过分析得出,楼顶站的温度变化是比较复杂的,依季节、天气不同而不同,并有白天和夜间的区别。同时也与楼层高低和楼顶的状况有关,因此,比较精确的订正需要更多的对比观测分析。就此课题的观测资料,我们只能给出仅考虑高度、季节和天气因素的订正方法,以满足精度要求不是很高的情况下使用。订正方法:冬、春季晴天,日平均气温=楼顶站气温+H×0.07℃(注:H为楼顶高度,单位米);冬、春季雨天及夏、秋季晴天,日平均气温=楼顶站气温+H×0.1℃;夏、秋季雨天,日平均气温=楼顶站气温+H×0.2℃。日最高最低气温也可参照此订正。

4 结论

4.1楼顶站资料具有较好的代表性和准确性。

4.2楼顶站雨量与地面站雨量没有明显差别。

4.3楼顶站气温比地面站气温偏低,其偏低值与季节和天气有关,夏季最大,冬季最小,雨天比晴天大,白天比夜间大。

4.4楼顶站观测的气温值也是可靠的,但使用中需要进行订正,日平均气温的订正方法是:冬、春季晴天,日平均气温=楼顶站气温+H× 0.07(注:H为楼顶高度,单位米);冬、春季雨天及夏、秋季晴天,日平均气温=楼顶站气温+H×0.1;夏、秋季雨天,日平均气温=楼顶站气温+H×0.2

                                               【责编   张华开】

文献信息录入:戴红卫    责任编辑:戴红卫 
 
 

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