吉林省冬半年自動觀測與人工觀測數(shù)據(jù)對比分析

發(fā)布時間：2020-06-26 02:18

【摘要】：隨著氣象現(xiàn)代化進程的推進,自動觀測系統(tǒng)逐漸代替人工觀測系統(tǒng)。但是,由于自動觀測與之前的人工觀測在觀測原理、儀器設備、觀測規(guī)范等方面都存在不同,因此兩種觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不可避免產(chǎn)生差異,為此國內(nèi)外很多學者都進行過相關研究。因吉林省地處中高緯度,其冬季有著與國內(nèi)大部分地區(qū)不同的特殊天氣條件,這種天氣條件下自動觀測與人工觀測之間存在哪些差異,如何對這些差異進行合理的訂正,最大可能消除觀測系統(tǒng)轉變帶來的影響是今后使用資料時需要重視的問題。本文首先介紹了目前吉林省冬季不同要素人工和自動觀測在觀測原理、儀器設備、觀測規(guī)范等方面存在的不同。以吉林省白城、長春、敦化、東崗4個國家基準氣候站2008-2012年冬半年(10月-4月)氣象觀測資料為基礎,從對比差值、標準差、粗差率、一致(相符)率四個方面,對吉林省人工和自動觀測的冬季氣象要素(包括溫度、降水、相對濕度、氣壓、2分鐘風向風速等)數(shù)據(jù)的差異情況進行了分析。之后針對兩種觀測系統(tǒng)在吉林省冬季極端天氣背景下(寒潮、嚴寒、暴雪天氣)的氣溫、相對濕度要素的差異情況進行了分析。最后,以氣溫為例,在各氣象要素分析的基礎上,對觀測的資料的訂正進行了初步的探討和嘗試。本文主要結論如下:(1)對于氣溫,分析表明自動觀測與人工觀測對比差值有明顯的日變化,在8-9時達到正極值,17-20時達到負極值,對比差值變化的轉折點均在日出和日落后,隨著氣溫的升高、降低而增大、減小。從月變化看兩種觀測數(shù)據(jù)的對比差值在減小,對比差值集中在-0.5℃~0.5℃之間,白城站峰值分布在0℃附近,總體上是自動觀測氣溫高于人工觀測氣溫,長春站、東崗站、敦化站對比差值則偏于負值,表明自動觀測氣溫低于人工觀測氣溫。在氣溫發(fā)生劇烈變化時,由于儀器的敏感性和觀測時間差異,兩種觀測數(shù)據(jù)的差值明顯增大。(2)降水量月百分誤差集中在-4.85%~5.56%之間,1-2月誤差比其他月份偏大。兩種儀器觀測的差值逐年減小,并且差值集中在±0.3mm之間,日降水量對比差值變化范圍在-2.9mm~2.3mm之間,人工觀測日降水量小于自動觀測日降水量樣本占25.3%,人工觀測大于自動觀測的樣本占34.5%;差值為0.0mm的樣本占40.2%,說明人工觀測降水量要比自動觀測降水量偏大。(3)相對濕度對比差值日變化特征明顯,在8-9時差值最小,18時左右達到最大,轉折點均在日出和日落前后,受地理位置影響,敦化、東崗站日變化幅度大于長春、白城站。月對比差值中有75%的樣本為負值,其中長春、敦化全部為負值,說明相對濕度人工觀測值普遍高于自動觀測值。每年1月前后為粗差率最大時段,冬季低溫環(huán)境下的觀測,人工觀測值誤差明顯增大,相對濕度快速變化時,由于儀器的敏感性、觀測時間的差異使得兩種儀器觀測的數(shù)據(jù)差異更明顯。(4)對于風速而言,月對比差值總體趨勢為逐年降低,自動觀測的風速高于人工觀測風速。從其日變化看,也具有較明顯的冬季變化特征,8-9時隨著亂流的增強,對比差值達到最大,隨著亂流的減弱逐漸減小,16-17時達到最小。敦化、東崗處于東部山區(qū)的臺站的對比差值明顯大于位于平原地區(qū)的長春、白城兩站,表明地理環(huán)境對風的影響很大。4個臺站的風向相符率變化范圍在24%~65%之間,相符率較低。(5)氣壓的對比差值具有明顯的日變化特征,一天中有兩個高值和兩個低值,高值分別出現(xiàn)在8時和20時左右,低值分別出現(xiàn)在3時和12時左右,隨著氣壓的升高差值增大。本站氣壓對比差值變化范圍在±1.2hPa之間,集中在-0.2hPa~0.5hPa之間,自動觀測氣壓高于人工觀測氣壓。東崗站和長春站的對比差值為正值,白城站和敦化站大部分對比差值為負值。在分析中發(fā)現(xiàn)儀器更換影響要大于儀器自身誤差。(6)寒潮、嚴寒、暴雪天氣過程中氣溫、相對濕度的分析表明氣溫和相對濕度的對比差值在觀測要素值上升時向正值區(qū)增大,下降時向負值區(qū)增大,差值最大處為要素值轉折時次,上升、下降的速度發(fā)生變化時,由于人工觀測儀器的敏感性和觀測時間的差異,對比差值會產(chǎn)生一個明顯的波動。(7)對于資料序列的訂正方面,參考人工觀測儀器的器差訂正簡表嘗試使用對比差值這種簡化方法對自動觀測氣溫進行訂正,從驗證結果看,總體是正效應,但白城站2009年后的訂正為負效應,說明這種方法有效果但還需進一步分析、驗證。資料序列的訂正要考慮的因素很多,不僅僅是儀器變動的影響,周邊探測環(huán)境的影響也應該考慮在內(nèi)。
【學位授予單位】：成都信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P412
【圖文】：

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