自动站与人工站降水量差异原因浅析及仪器维护

对2008年的逐日降水进行对比分析,发现自动站和人工站观测的降水量存在差值,且差值有正,有负,发现其差值随降水强度的变化而变化,分析其造成差异的原因.     

WRF模式与自动站资料同化相结合的辽宁高分辨2012年1月气温场建立试验

利用2012年1月辽宁省1 410个自动站资料,通过资料质量控制,采用WRF模式分析同化,结合自动站资料观测同化进行了辽宁地区4 km分辨率1月气温场建立的试验,同时与不进行同化观测资料、同化稀疏场资料的模拟试验对比,评估3种不同试验下辽宁地区月平均以及逐日、逐时温度的模拟能力,发现WRF模式与自动站资料同化相结合能建立高质量4 km分辨率的辽宁地区1月气温场,1月平均温度的偏差范围大部分低于±0.5℃,对逐日温度绝对偏差一般低于0.6℃,温度变化与观测序列的相关系数高于0.95;逐时温度的绝对偏差一般低于1℃,相关系数高于0.92。同化自动站资料试验的模拟效果,无论对于逐月温度还是逐日、逐时温度都显著优于未同化试验和同化稀疏场资料试验。在复杂地形下,同化自动站后模拟效果的改善尤为明显,逐日和逐时温度模拟的平均绝对偏差降低幅度都能接近0.5℃。     

适用于全国自动站小时降水资料的质量控制方法

区域自动站逐小时降水资料对于气象预警、决策服务、预报验证等非常重要。资料在提供使用前其质量状况应是可知的。在制作的区域自动站逐小时降水资料数据集基础上,并结合国家级台站观测的小时降水资料,通过深入分析错误数据的存在方式,研制形成全国自动站逐小时降水资料质量控制方案。该方案适用于全国范围内区域站和国家站,实时和非实时上传的逐小时降水资料自动质量控制。最后介绍了利用该方案对2006—2009年实时上传的全国自动站小时降水资料的质量评估结果。     

北京地区自动站降水特征的聚类分析

利用2007—2010年北京123个自动气象站逐时降水观测资料,采用聚类分析方法,对北京的主城区、西部和北部区、东北区、东南区共分为4个区域的逐时降水时空分布特征进行了分析。结果表明:通过与实际地形和下垫面类型比较,自动站分类较为合理,避免了在区域划分方面的主观因素影响。主城区降水集中时段最为突出,集中出现在7月逐日20—00时,且降水强度最强,降水量较大,降水小时数不多。西部和北部区降水集中出现在6月逐日18—20时、7月逐日23时至次日03时,降水小时数最多,降水强度不大,降水量不大。东北区降水主要集中出现在7月逐日00—08时和17—23时,降水小时数较多,降水强度不大,降水量最大;东南区降水主要集中出现在7月的逐日02—04时,降水小时数少,降水强度较大,降水量较大。     

自动站与人工站降水差值的原因分析

利用青海省自动气象站雨量传感器测得的逐时、逐日月降水量,人工站每小时虹吸式雨量计降水量资料和雨量器实测的逐日降水量资料,对差值产生的原因进行了分析。     

四川省自动气象站与人工站观测数据对比分析

本文利用四川省基本(准)站的自动观测和人工观测资料,对2004年对比观测期间的温度、降水进行了统计分析。结果发现:94.5%的台站人工站与自动站的气温对比差值在误差(±0.2℃)允许的范围内,并且64.1%的台站自动站观测的气温比人工站偏高;自动站与人工站的降水量的差异与气温的差异比较起来明显比气温大,且71.8%的台站自动站的降水量比人工站偏多。     

四川省自动气象站与人工站观测数据对比分析

本文利用四川省基本(准)站的自动观测和人工观测资料,对2004年对比观测期间的温度、降水进行了统计分析.结果发现:94.5%的台站人工站与自动站的气温对比差值在误差(±0.2℃)允许的范围内,并且64.1%的台站自动站观测的气温比人工站偏高;自动站与人工站的降水量的差异与气温的差异比较起来明显比气温大,且71.8%的台站自动站的降水量比人工站偏多.     

上海自动站气温资料的空间质量控制与特征分析

运用Barnes插值方法和2011年7月1日00时至2012年6月30日23时(北京时间)逐时自动站气温资料,对Barnes插值方法的空间一致性质量控制进行研究,研究表明该方法在上海及华东地区有一定的适用性,同时分析了代表性区域的资料特征。结果表明:非降水日情况下,陆地站点和海边站点的气温具有显著的日变化特征,09时与18时左右两者之间差异最小;白天(夜晚),陆地(海边)站点气温高于海边(陆地)站点,最高(最低)气温差异约为0.74℃(0.79℃),多数时刻海陆差异显著,同时海陆气温日变化曲线不同的原因与日照、风向风速相关。此外,自动站资料能够充分反映出有天气过程时气象要素的变化特征,并能体现城市热岛效应。     

区域决策气象服务产品自动化制作关键技术——以自动站小时累加降水量产品为例

文章对气象应急服务业务中区域决策气象服务产品制作技术进行了分析。讨论了自动站小时降水量较小时的格点插值方法,实现了零值自动站插补的实况降水插值方法,经检验,该方法能够有效提高降水量插值准确性和美观度。提出了采用ArcGIS ModelBuilder模型构建技术,及基于ArcObjects开发的逐小时降水量累加组件、气象要素插值组件、图形产品制作组件,结合ArcGIS提供的空间分析组件,建立区域逐小时累加降水数据处理和图形产品制作模型,完成了决策服务图形产品高效率、自动化执行及高精度图形产品输出。     

大连自动站与人工站观测数据的差异对比分析

利用2005—2006年大连自动气象站与人工站观测的温度、气压、降水、相对湿度、0 cm地温和风速风向等资料,对其差值、粗差率、一致率和风向相符率等进行对比分析。结果表明：自动站与人工站气温、本站气压、降水和0 cm地温观测差值较小,其准确度能够满足日常业务使用;而相对湿度、10 min与2 min风速和风向相符率观测差值较大,距离正常业务使用有一定的距离。因观测数据采集方法不同、感应器所处的环境不同、观测仪器原理不同、观测样本不同、观测时间的差异和人为因素的影响是造成对比观测差异的主要原因。     

赤大白铁路自动气象站资料远程传输方案

赤大白(赤峰-大板-白音华)铁路,北起西乌旗白音华煤田,南至内蒙古赤峰市,全长361Km。根据赤大白铁路设计要求,需要在阿山河大桥、灰通河大桥、塔拉索河大桥及红卫车站设计、安装CAWS600-R自动气象站,为机车的安全运营提供准确的气象保障。为此,我们为该部门在距赤峰市300Km以外的阿山河大桥、灰通河大桥、塔拉索河大桥及红卫车站设计、安装了4套CAWS600-R自动气象站。由于上述3桥1站处于偏远地区,不具备GPRS无线传输条件,所以我们利用SRX单板(子速率接口板)将CAWS600-R自动气象站数据采集器输出的9.6kbit/s数据复用到铁路沿线现有的64kbit/s数字通道上,实现气象资料的远程传输。     

自动气象站数据实时质量控制业务软件设计与实现

介绍了一种面向天气监测预报实时业务的自动气象站数据质量控制软件。该软件综合应用数据质量控制、网络消息即时通信等技术,将数据质量控制纳入气象信息业务流程,建立了省、市、县三级气象台站联动的自动站数据实时质量控制业务流程,实现了对江西省89个国家自动气象站和1531个区域自动气象站观测数据的实时质量控制,有效降低了自动站疑误数据对天气监测预报业务服务可能造成的不利影响。     

集合均方根滤波同化地面自动站资料的技术研究

模式地形与观测站地形高度差异一直是地面资料同化面临的棘手问题,合理的同化方案能够将地面自动站资料有效的同化到中尺度数值模式中。本文首先采用Guo et al.(2002)的方案实现了在WRF模式中应用集合Kalman滤波方法同化地面自动站资料;然后对方案进行调整,对10 m高度风场、2 m高度位温、2 m高度露点和地表气压进行同化。通过均方根误差分析,模拟结果和同化增量分析来确定集合平方根滤波(EnSRF)同化地面自动站资料的有效性,并进行敏感性试验分析检验模式对各要素物理量的响应状况。结果表明:在EnSRF同化系统中应用Guo et al.(2002)的方案将地面自动站资料进行同化到数值模式中,能够部分改善模拟结果;地面观测资料(温度、湿度、风场、地表气压)中各物理量分别同化到数值模式都能影响18小时降水预报,但各物理量所起作用大小不同,其中对结果影响最大的是露点;使用位温、露点分别代替温度、比湿进行同化模拟效果更好,对自动站资料的同化也更加有效。     

精细数值预报在60周年国庆天气服务中的应用

在60周年国庆天气服务中,使用ARPS实时分析预报系统,将地面观测、探空、自动站、雷达基数据和风云2卫星TBB等多种观测资料同化,使用较多的观测数据调整模式初始场,对天安门地区未来3天的天气逐日进行精细化数值预报。对ARPS系统的降水落区和量级预报能力及单点降水预报准确率检验结果表明:对于秋季低槽东移造成的华北地区的大范围降水,ARPS系统有较好的预报能力,12-36 h预报的1 mm降水落区与实况十分吻合,降水量预报通常略大于实况;对单点的1 h的累积降水预报,预报降水的开始时间较实际降水时间提前1-3 h,1h累积降水随时间增大或减小的变化趋势预报比较准确。综合看来,使用ARPS实时分析预报系统进行精细化天气预报是可行的,数值预报的结果对于精细化天气预报决策具有较好的参考价值。     

天气雷达与地面自动站降水观测一致性校验分析

将地面观测的降水划分为10～25、25～50、50～100mm/h3个量级区间,利用2010年5-10月天气雷达组网小时降水量产品和综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)中国家级台站自动气象站小时降水量资料,采用3倍标准差法,按上述3个等级逐月分别确立了两类设备降水观测差值的阈值参数,进而建立了天气雷达与地面自动气象站降水观测结果的一致性实时校验技术.采用该技术进一步对2011年5-10月国家级台站自动气象站观测的降水结果进行了检验,结果表明:自动站降水数据正确率可达85％以上,可以有效进行自动站观测降水实时检验.     

广西区域自动气象站综合测试系统

为实现广西区域自动气象站维护的便捷化,提出一种区域自动气象站综合测试系统,适于测试DSD14型自动站、山洪自动站（CAWS100型）、多要素区域自动站（四要素站、五要素站、六要素站、七要素站或海岛站、应急移动气象站等）,包括采集器测试、通信模块（宇能模块与宏电模块）测试、前置机测试、外置气压传感器测试等,满足日益增长的故障诊断需求,具有快速、准确、实时的功能.     

自动气象站故障分析排除方法

基于综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)中运行的2400多套国家级自动气象站的数据、各型号自动气象站厂家备件的调研以及22个省(区)2007—2008年国家级自动气象站故障和维修信息,从采集系统、传感器、供电系统、业务终端设备、通信传输设备、软件等方面对自动气象站的典型故障原因、故障现象以及简单解决办法进行了汇总分析,为技术人员在维修活动中提供参考,为分析排除故障、提高维修效率、提高自动气象站的技术保障能力提供基础支撑。     

自动气象站与人工观测的数据对比分析

利用2003年1月至2004年12月兖州自动气象站观测资料和人工观测资料,对各气象要素进行了对比分析并探讨了两者差异形成的原因。结果表明:两种观测方式的观测数据虽然有一定差异,但在允许的精度范围内,其中平均地面最低温度、平均地面最高温度、地面极端最低温度和地面极端最高温度总体差值较大。除仪器的性能和工作原理造成的差异外,观测环境的变化、人为操作和特殊的天气现象也是造成差异的重要原因。     

加密自动气象站雨量计资料的质量控制 及其相关关系的研究

在长春—四平地区100 km×100 km的范围内,分布有平均间隔10 km左右的147个自动气象站。结合该区域雷达回波强度资料,对2007～2011年4～10月的气象站雨量计小时降水数据进行质量控制。多步骤质量控制结果显示,有141个自动站雨量计的数据通过了检查,删除了6个错误站点的数据,对有疑问时段的数据作了标记。 利用质量控制后的5年夏季半年自动站雨量计小时降水数据,进行相关关系统计分析表明：距离在10 km以内的雨量计测量,平均相关系数均能达到0.6以上;雨量计距离小于5 km,平均相关系数在0.7以上;而站点距离超过20 km,相关系数普遍降到0.4以下;随着统计时间的增长（从分钟到月降水量）,每个雨量计的测量值具有更高的空间代表性。     

南岳高山站风对赣北暴雨的指示作用

利用2005—2013年4—6月南岳站逐时风场观测资料、常规探空资料、自动站雨量资料及NCEP/NCAR全球再分析资料（2.5°×2.5°）,分析南岳站气象要素对对流层低层环流场的代表性以及该站风演变对汛期赣北暴雨的指示作用。主要结果是：（1）南岳站逐日风与NCEP资料850 h Pa风场相关系数最大中心（0.72~0.78）位于南岳山附近,该站风对当地850 h Pa风具有较好的代表性;该站风与NCEP资料850 h Pa风场的平均相关系数（0.75）较之其与925 h Pa风场的平均相关系数（0.68）高,证明该站风与当地850 h Pa风场特征更接近。（2）探空站与南岳站距离越近（远）,其各种气象要素的相关性越好（差）,进一步证实南岳站气象要素对当地850 h Pa相应要素具有较好的代表性。（3）汛期,当满足＂南岳山西南风＋切变指标＂时,未来24 h赣北出现局部或区域暴雨的概率达89.8%;当满足＂南岳山西南风＋切变指标＂时,且当日20时至次日08时南岳站由非西南风转为西南风或由弱西南风转为较强西南风后,可预报未来4~18 h（平均10 h）赣北开始产生暴雨;赣北出现暴雨后,当南岳站由持续西南风转为偏北风后1~3 h强降水区开始逐步南压东移,6~17 h（平均10.5 h）后强降水区南压或东移出赣北。