劉清華

[摘 要]：各行各業(yè)的技術(shù)上的進(jìn)步和蓬勃發(fā)展源自于高新技術(shù)的發(fā)展。雖然高新技術(shù)使氣象部門的設(shè)備有了明顯的改善，然而天有不測(cè)風(fēng)云。在高新技術(shù)的支持下對(duì)天氣的觀測(cè)數(shù)據(jù)仍會(huì)出現(xiàn)一些偏差。因此，現(xiàn)在依據(jù)前幾年氣象觀測(cè)積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際狀況出現(xiàn)偏差做出分析，找出存在偏差的主要原因，對(duì)提高氣象預(yù)測(cè)做出貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]：天氣 氣候 地面 氣象 比較 觀測(cè) 數(shù)據(jù) 偏差

國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高新技術(shù)不斷創(chuàng)新，自動(dòng)化成果不斷涌現(xiàn)。自動(dòng)化成果在氣象觀測(cè)過(guò)程中的運(yùn)用更多，各類氣象數(shù)據(jù)的收集越來(lái)越迅速，氣象觀測(cè)已經(jīng)很少使用人工完全觀察、收集數(shù)據(jù)。雖然自動(dòng)化氣象觀測(cè)的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，但在和觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比仍存在差異。解決了偏差就可以很好的校正氣象觀測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，預(yù)測(cè)出更加精確的天氣情況，人民的生產(chǎn)生活更便捷。

1、氣溫與濕度來(lái)看，主要的偏差原因是

1.1 由于觀測(cè)時(shí)間的不同而產(chǎn)生的觀測(cè)數(shù)據(jù)的偏差

傳統(tǒng)的人工觀測(cè)要求在整點(diǎn)前45分鐘進(jìn)行觀測(cè)；而自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性，只要在某一時(shí)刻隨時(shí)進(jìn)行采集。二者之間只差15分鐘左右，在實(shí)際的天氣狀況中，15分鐘之間就已可能是“風(fēng)云變幻”，45分鐘之間就完全可以下一場(chǎng)傾盆暴雨。所以，人工的觀測(cè)可以對(duì)這樣的實(shí)際狀況進(jìn)行敘述，而自動(dòng)化觀測(cè)只能機(jī)械的對(duì)當(dāng)前地面的溫度、濕度進(jìn)行收集，卻不能對(duì)局部的天氣的變化進(jìn)行描述。在某種特定的狀況下，一分鐘之前天氣可能還晴朗，可是往往在一分鐘之后暴雨傾盆的情況在夏天的時(shí)候也經(jīng)常發(fā)生。這對(duì)自動(dòng)化觀測(cè)提出了更高的要求，要求自動(dòng)化觀測(cè)對(duì)整點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行分析，在條件允許的狀況下應(yīng)適當(dāng)增加采集數(shù)據(jù)的時(shí)點(diǎn)。

1.2 由于觀測(cè)環(huán)境的不同而產(chǎn)生的觀測(cè)數(shù)據(jù)的偏差

人工觀測(cè)與自動(dòng)化觀測(cè)環(huán)境的不同。在人工觀測(cè)的時(shí)候先把百葉箱門打開(kāi)，加快百葉箱中空氣的流通，在夏冬時(shí)節(jié)，打開(kāi)百葉箱的作用非常明顯，所以影響夏冬時(shí)節(jié)空氣流通的因素比較明顯。將裝水的器皿放置在百葉箱中，百葉箱中水蒸氣量增加，使百葉箱的濕度加大。但是在自動(dòng)化觀測(cè)時(shí)就不需要放置容器，也就不會(huì)有那么多水蒸汽，對(duì)環(huán)境中的濕度影響很小。這點(diǎn)在實(shí)際工作中最有體會(huì)，比如，在每天的20時(shí)對(duì)比觀測(cè)中，如果晴好天氣，特別是天氣干燥時(shí)，人工器測(cè)的相對(duì)濕度要比自動(dòng)站的相對(duì)濕度大，而在空氣濕度大時(shí)，兩者的數(shù)據(jù)很接近。

1.3 由于人工采集數(shù)據(jù)和自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)精確度不同而產(chǎn)生的偏差

水銀溫度表是現(xiàn)在使用最多的一種溫度表，它的精確讀數(shù)為0.2攝氏度，精確度不是特別的高，并且人工讀數(shù)有時(shí)還會(huì)因?yàn)橛^測(cè)員的視覺(jué)誤差導(dǎo)致讀數(shù)發(fā)生一些偏差。但是自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)就不同，自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的傳感器十分準(zhǔn)確，可以讀出小數(shù)點(diǎn)后3到4位的攝氏度數(shù)。也就可以看出自動(dòng)化系統(tǒng)要比人工采集數(shù)據(jù)精確。

2、自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存在差異的原因

自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)中也偶然出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，在觀測(cè)雨量時(shí)，情況和觀測(cè)濕度與溫度時(shí)不同。在觀測(cè)溫度與濕度時(shí)，觀測(cè)越多次數(shù)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)越精確。然而在觀測(cè)雨量時(shí)，觀測(cè)次數(shù)越多觀測(cè)結(jié)果越不準(zhǔn)確。自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)量雨量要依靠雨量傳感器，觀測(cè)雨量通過(guò)電能驅(qū)動(dòng)雨量傳感器在干簧管中翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生電磁脈沖信號(hào)。

2.1 兩種雨量觀測(cè)體制的差異

根據(jù)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》的規(guī)定，人工觀測(cè)雨量時(shí)，在正點(diǎn)之前的52分鐘之內(nèi)完成；自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)一般就是在正點(diǎn)時(shí)間瞬間完成，兩者之間相差8分鐘左右。連續(xù)下雨時(shí)，人工觀測(cè)的結(jié)果會(huì)損失一點(diǎn)的雨量。在實(shí)踐中可看到，在時(shí)間上有差異和不同步，觀測(cè)的結(jié)果會(huì)有一定差異。然而人工觀測(cè)系統(tǒng)的安裝與自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)中的傳感器安裝要求基本相同，可是安裝位置和地點(diǎn)卻不同，這會(huì)使測(cè)量數(shù)據(jù)的存在差異。

2.2 工作原理的差異性會(huì)產(chǎn)生偏差

第一，雨量傳感器中有計(jì)量翻斗，它的基本定位點(diǎn)螺釘?shù)木嚯x也許會(huì)使計(jì)量翻斗的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和快慢產(chǎn)生較大的影響，所以基點(diǎn)的位置調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響降水計(jì)量的準(zhǔn)確度，也能使雨量的測(cè)量出現(xiàn)誤差。第二，測(cè)量傳感器在運(yùn)行時(shí)的機(jī)械因素會(huì)使測(cè)量數(shù)值上出現(xiàn)偏差，一般來(lái)說(shuō)，雨量傳感器一般是以單位時(shí)間內(nèi)的翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)作為降水量累計(jì)數(shù)值，然而在實(shí)踐時(shí)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行不靈敏也能造成偏差。第三，由于保養(yǎng)維護(hù)不當(dāng)造成測(cè)量偏差，翻斗過(guò)程中不合理機(jī)械組成部分會(huì)造成測(cè)量偏差。因此，翻斗雨量傳感設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)很重要，會(huì)間接影響對(duì)雨量測(cè)量的準(zhǔn)確度。在日常使用中如果能很好的注意過(guò)濾網(wǎng)的清理，以免塵沙、樹(shù)葉、小蟲(chóng)等堵塞管網(wǎng)，保持節(jié)流管的順暢性就能減少這些偏差。

3、地面與淺層的地溫

土壤表面熱平衡計(jì)算方法，對(duì)土壤的溫度產(chǎn)生的影響源自于不同性質(zhì)的土壤。與緊密土壤相比，在白天強(qiáng)光照射下松軟土壤反射能力比較差，而在夜間熱輻射比較多，白天吸收大量的熱能，升溫會(huì)比較快。在夜間輻射降溫較多，溫度的下降速度較快。在疏松的地況下，平整度不符合要求，地溫的變化發(fā)生比較快，難以實(shí)現(xiàn)相同的變化，二者之間就會(huì)產(chǎn)生很大數(shù)值差異。另外，土壤的表面并不是均質(zhì)，比熱和導(dǎo)熱率等物理因素不同。當(dāng)土壤板結(jié)后，對(duì)二者所產(chǎn)生的影響不同。太陽(yáng)光直射會(huì)使它們產(chǎn)生不一樣的影響，地面出現(xiàn)的最高溫度極值與白天的日照強(qiáng)弱與時(shí)間有關(guān)，特別是地溫的極值經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在中午12點(diǎn)至下午 2 點(diǎn)，若天空中的云很少甚至沒(méi)有，在太陽(yáng)光的照耀下溫度差增大，地面的溫度升高加快，特別是地面上有更顯著的溫度變化。

4、氣壓

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，人工站的氣壓表都設(shè)置在專門的氣壓室內(nèi)，外界各種因素相對(duì)穩(wěn)定一些；而自動(dòng)站的氣壓傳感器都是裝置在采集器內(nèi)部，采集器放置在觀測(cè)站的機(jī)房?jī)?nèi)，因此人工站與自動(dòng)站的氣壓表放置環(huán)境存在一定的差異。根據(jù)各站的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，氣壓表與氣壓傳感器在海拔高度上存在一定的差異。以某站為例，氣壓傳感器的海拔高度為73.5米，而氣壓表的海拔高度則為72.9米。就外部環(huán)境來(lái)說(shuō)，氣壓室一般建在封閉環(huán)境下，溫度與室內(nèi)溫差小，跟外界氣溫變化而改變；氣壓傳感設(shè)備裝在機(jī)房，有空調(diào)和暖氣設(shè)備，氣壓傳感設(shè)備在外部環(huán)境上難以反映外界的狀況，隨著春夏秋冬的變化，氣壓傳感器在外部環(huán)境的基礎(chǔ)上對(duì)外界的情況不能很好的反應(yīng)，產(chǎn)生誤差。由于當(dāng)前人工站的氣壓表精度一般為0.1hpa，而觀測(cè)員在讀數(shù)的時(shí)候，難免受到角度等因素的影響，導(dǎo)致氣壓的讀取值出現(xiàn)誤差，而自動(dòng)站由于材質(zhì)是固定的，氣壓的精度和采集值受到的影響相對(duì)比較小。

結(jié)語(yǔ)

地面氣象觀測(cè)水平的提高，仍存在一些觀測(cè)數(shù)據(jù)差異，應(yīng)創(chuàng)新加強(qiáng)思想重視和誤差處理技術(shù)，能使氣象觀測(cè)事業(yè)提高。根據(jù)分析對(duì)地面氣象對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)的差異，在觀測(cè)氣象實(shí)踐時(shí)，人工的觀測(cè)誤差仍存在，自動(dòng)化設(shè)備會(huì)產(chǎn)生因程序太機(jī)械導(dǎo)致人工智能判斷產(chǎn)生誤差。所以，假如在實(shí)際工作時(shí)能將自動(dòng)化和人工相結(jié)合，就能更好的服務(wù)于氣象，更好的服務(wù)于人民群眾。

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