地面气象观测人工站与自动站记录差异浅析

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摘要：随着地面气象观测自动站的逐步建立与应用，自动站与传统基于人工观测的数据记录存在着一定的差异，对于这些差异，都要认真进行比较，超出自动站与人工站记录差值标准时，要进行相关的分析以及处理，这样才能为气象的预报工作提供一个可靠的依据。

关键词：自动站；人工站；差异分析

中图分类号：S-03 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-06-0199-2

0 前言

人工观测仪器延续了50多年，早已被气象工作者认可，人工观测仪器测量的数据也被视为标准。而自动气象站刚刚开始建立运行并普及，自动观测仪器测量的数据与人工观测记录出现差值大于规定标准时，应结合天气现象、测报软件、自动气象观测系统中的数据采集、供电、数据传输等综合分析，找准问题原因，及时采取相应的解决办法，提高自动气象站采集数据的可靠性和人工地面气象观测记录的准确性。自动气象站业务技术规定：气象台站必须对自动气象站采集的数据进行实时监控，发现数据异常，要连续跟踪观测对比，并进行必要的分析处理。总的要求就是要尽可能客观地反映天气变化的实时情况，给天气预报人员提供一个技术上的有力支撑，为更好地指导我们日常生活中的生产工作服务。但实际上对比同一时段的自动气象站和人工站的数据记录情况，总是不可避免地出现这样或那样的偏差，气象业内规定的各种天气参数人工站与自动站的差值精度范围：气温差值≥1.0℃，风速差值≥1.0m/s，过程降水量≥4%，地面温度日极差值≥2.0℃，浅层地温差值≥1.5℃，深层地温差值≥0.5℃。二者究竟哪一个更能反映真实的天气变化情况，有待于我们进一步的实验去证明，我们在本文中只是提供一种分析二者产生差异的视角，然后对症下药，使二者吻合程度更高，这样一来，就能为我们合理决策未来天气变化提供了一种参考价值更大的有效模式。

1 自动站与人工站记录产生差异的分析及处理

1.1 人工测量造成的差异

由于人工站的各种气象数据都要依靠人工记录，那么对各种仪器的数据显示进行读取并进行相关的记录就变得非常重要，对于一些新入职的工作人员可能会由于操作错误、紧张情绪的影响或缺乏专业知识，造成数据的误读而不能及时发现，结果导致自动站与人工站同一时段内的数据产生巨大差异，超出规定差值。这一问题可以通过相关的培训以及长时间的经验积累而消除人为因素造成的数据记录出现失误。

1.2 仪器结构引起的差异

自动气象站传感器都是使用灵敏度较高的构成材料，可以实时的测量当时天气变化情况，但由于自动气象站所收集的数据都是使用电磁和信号来进行记录并传输，就会由于震动、电磁干扰、电流干扰等外界干扰而造成数据异常，故现用的各种传感器都要进行相关参数的设定，才能正常运转，显示当前准确的天气变化情况，电子材器使用一定时间后存在耗损，如果在规定时间内没有对这些传感器进行校准，那么收集回来的数据就有可能产生错误。人工站观测仪器都是使用水银、酒精来进行测量，这种材料会有一定的滞后性，当天气突变较大时，人工观测仪器并不能马上进行反映。这一问题要通过长期的观测对比来分析数据的可用性，而自动气象站传感器也要在规定时间内进行校准， 从而使得二者观测记录较吻合。

1.3 观测时间不一致造成的差异

由于人工观测数据一般是用正点前45分至60分之间采集的数据来代替正点数据，而自动气象站的观测记录却在00分进行，因为观测时间的不一致造成了数据的差异，分析对比超差值时，如果相应时间的观测数据差值不大，且变化规律符合要求，那么该数据则为可用的。

1.4 不慎行为和日常维护不当导致的差异

对于自动气象站传感器，应保证它的工作环境不受外界因素的干扰，比如震动、电磁干扰、电流干扰等，都有可能造成采集的数据异常，甚至出现仪器故障。对于一些人为的震动或维护不当造成的数据异常应避免，对于不可避免的外境干扰，当这种干扰出现时，要及时的对自动气象站传感器进行检查，并读取人工站数据进行对比分析。因为自动气象站传感器的灵敏度很高，对于仪器的日常清洁及维护，动作就要尽可能的做到快而轻，特别是更换温湿传感器滤纸时，一定要让过滤网罩在百叶箱内放置一段时间后才可更换，更换时要动作快，且不能口对着温湿传感呼气。因人工站仪器多为玻璃仪器，对其进行清洁及维护时一定要注意不能损坏仪器。

1.5 计算机病毒引起的差异

计算机病毒属于软件层面的问题，现在计算机病毒五花八门，类型之多让人瞠目结舌，比如威金、木马等，这些病毒的传播能力非常强，而且很隐蔽，稍不小心就有可能感染上，它们会破坏气象观测站内系统中的所有计算机，因为它们是互联的，传播起来很难控制，并且它们会对计算机中存储的数据造成直接破坏，我们必须小心应对，要严格按照要求对气象观测数据进行备份，以防不时之需，对计算机安装杀毒软件并要及时升级，由于病毒类型不断增多，破坏力不断升级，只有及时更新杀毒软件才能应对它们的攻击，病毒会造成显示版不能正常工作，采集程序紊乱，采集器与计算机内置定时装置产生时差，甚至还会使计算机内部通讯端口停止工作，导致数据无法卸载或卸载不全，这些都会严重干扰自动站的正常工作，使之与人工站的观测记录出现不允许的数据差值。

1.6 天气现象影响造成的差异

当出现恶劣天气情况时，比如大风、冰雹、强降水等强对流天气现象，致使各种气象要素（温度、湿度、气压、风向、风速）出现突变，这是我们人力所不能控制的，在这种监测环境下，自动站的记录可能会出现不稳定的现象，人工站与自动站的数值相差甚远，并且远远超出规定的差值，这时一定要认真对比分析数据，确认数据是否可用，如果仪器并没有因为强对流天气造成故障，人工站仪器正常，数据读数无误的情况下，也因为观测仪器的不同可能会造成影响。

1.7 仪器故障造成的差异

当以上的差异都能迅速的判别出并非以上原因造成，却始终出现数据记录差值较大，那就是仪器故障的问题，仪器故障要及时更换仪器，并按规定及时上报上级业务主管部门，对于人工观测记录和自动气象站的同类观测记录可相互代替。

1.8 自动站和人工站记录的固有差异

自动站和人工站相比有其固有的不足，自动气象站在不受外界干扰的前提下，记录的是实时天气参数的动态变化情况，然后根据预先输入系统内部的各种要素判断的阈值，输出数据分析的综合情况，这里就有一个经验问题，即根据以往的类似情况结合当前的数据作出判断，当有异常气候存在时，自动气象站无法确认该数据是否可用，而人工观测的数据却可马上进行分别，这是人工站所具有的特点，也是相比自动站的一个优势所在，这点是自动站无法与之媲美的，但是人工站容易受以往的经验干扰产生误判，而自动站却不会，它只是把采集到的数据与系统中存储数据进行比较，然后作出判断，这点就比人工站可靠，二者各有利弊，应该有机结合起来，综合各自的优势，这是未来的一个趋势，我们应该看到这个方向，投入精力研究如何才能把二者有机结合起来，为我们的天气预报提供最可靠的数据。

2 结语及展望

目前地面气象观测站既有人工站也有自动站，自动站的建立极大地节省了观测站的人力配置，但是自动站不可避免地与人工站同一时间记录的气象数据出现了差异，这就需要在自动站与人工站记录出现差值大于规定标准的情况下，要结合天气现象、计算机、采集器等多方面的情况进行综合分析，反复跟踪对比观察，才能提高记录的准确性，以确保采集数据的质量，有关资料统计表明，多数情况下人工观测站的准确率较高。本文结合笔者多年的工作经验提出了一些可能产生记录差异的关键因素，然后提出了相应的改进措施，力求最大限度减小二者的差异，为我们合理决策天气情况提供有力的科学数据，希望对从事气象工作的工作人员有所帮助，或许还有一些情况我们没有分析到，这就要求我们在以后的工作中多动脑、勤对比，不断总结工作中出现的问题和经验，让我们的工作越来越出色，在取得阶段性胜利的同时为使工作取得更大成绩不断努力。

参考文献

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