自动气象站观测资料（精选11篇）
自动气象站观测资料 篇1
自动气象站是观测系统的重要部分, 其探测水平和运行能力是气象基础业务和气象服务水平的重要因素, 随着气象服务需求的提高, 对气象探测提出新要求。作为正式业务运行的DZZ4新型自动站, 其采用“积木式”结构和CAN总线技术, 利用双绞线互联主采集器和各分采集器。硬件结构上由传感器、主采集器、分采集器和外围设备等组成, 具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展等特点[1]。而作为备份并进行观测的ZQZ-CII型自动气象站则是由单片机实时控制的数据采集器所采集, 进行线性化和定标化处理, 实现工程量到要素量的转换, 对数据进行质量控制, 通过预处理后, 得出各要素的实时值, 可实时按设定的菜单在微机屏幕上显示[2]。王晓默、崔学祯、马祖胜等[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]对自动站与人工站观测数据差异进行深度分析, 杨伍琳等[14,15]分析了2套不同型号 (CAWS600SE和DZZ1-2) 自动气象站采集的气象数据的差异。以上研究对分析DZZ4 (以下称D) 与ZQZ-CII (以下称Z) 型自动气象站观测资料的差异提供帮助。该文利用统计学方法, 分析同一气候、同一环境背景下不同观测系统观测资料的差异, 为气象资料的均一化处理和质量控制提供参考依据。
1 资料与分析方法
1.1 资料来源
采用琼山站DZZ4与ZQZ-CII型自动气象站2014年10—12月气温、风向风速、0~320 cm地温等观测资料。
1.2 统计方法
1.2.1 变异系数。
变异系数用来反映观测值的变异程度, 为样本均值。
1.2.2 相关分析。
由, 计算2种观测系统同一观测资料相关程度, 判断观测数据变化的一致性[16]。
1.2.3 差值分析。
定义差值为D站与Z站观测资料的差, 计算平均差值、绝对差值、一致率及相符率。一致率 (%) =n/ N, 相符率 (%) =C/N, 式中, n表示差值满足精确范围的次数, C表示观测值相同的次数, N表示观测次数。
根据有关对比观测的技术规定, 各气象要素允许的精确范围为:-0.3℃≤△T≤0.3℃, -0.2 m/s≤△V≤0.2 m/s, -0.5℃≤△D≤0.5℃。其中△T、△V、△D分别表示气温、风速、地温的差值。
1.2.4 T检验。
根据判别D站与Z站观测资料的差异, 当T>t0.05时, 差异显著。式中S2y、S2x分别表示D站与Z站观测资料样本的方差。
1.2.5 回归分析[15]。
采用最小二乘法计算观测值与观测值的线性回归系数b, 观测值之间的变化可用一元线性方程表示, 即y=a+bx。式中a、b为回归系数, 方程中y代表D站观测值, x代表Z站观测值。
2 结果与分析
2.1 气温
计算2014年10—12月D站与Z站气温差的平均值、绝对差值及气温一致率, 反映不同型号自动站气温偏差状况。从表1可以看出, 两站平均气温相差0.2℃, 平均极端最高气温相差0.1℃, 平均极端最低气温相差0.3℃, 绝对气温差值与平均差值相同, 说明D站气温高于Z站。在368次定时观测中 (2:00、8:00、14:00、20:00) , 气温一致率为99.19%。日平均气温一致率为95.65%, 日极端最高气温一致率为97.83%, 日极端最低气温为92.39%, 说明D站与Z站观测的气温资料一致率较高。
计算气温的变异系数, 反映D站与Z站气温的变异规律, 并对两站的气温进行T检验。从表2可以看出, D站气温的变异系数比Z站小, 说明D站气温的波动小, 变化相对稳定。在差异分析方面, 检验值t0.05 (92) =1.987, 各月T值均小于检验值, p>0.05, 说明D站与Z站气温差异不显著。
分析2014年10—12月D站与Z站平均日气温变化曲线, 从图1可以看出, 两站气温日变化趋势是一致的, 计算两者的相关系数为0.999 4, 相关显著。曲线反映出两站的日极端最低气温均出现在6:00, 最高气温均出现在13:00。在气温急速上升时, D站与Z站的气温差变小, 在气温平缓下降时, 气温差相对大些。根据两站气温的关系, 建立线性回归方程。
日平均气温:Y=0.998 7x+0.207 7R2=0.999 8
日极端最高气温:Y=0.994 6x+0.235 6 R2=0.999 7
日极端最低气温:Y=0.999 2x+0.287 0 R2=0.999 8
2.2 风向风速
计算D站与Z站2 min、10 min、日最大及日极大风的平均差值、风速一致率和风向相符率。从表3可以看出, 两站2 min、10 min平均风速差分别为0.08、0.03 m/s, 极大风速、最大风速平均差值分别为-0.12、-0.05 m/s, 差值小于质量控制允许范围。风速一致率分别为68.50%、93.70%、97.83%和50.00%, 10 min和日最大风风速一致率较高。在风向相符率方面, 10 min和日最大风的相符率也比2 min和日极大风的相符率高, 说明平均风时间越短, D站与Z站风速差变大, 风向相符率变低。
2.3 地温 (0~320 cm)
计算10—12月D站与Z站0~320 cm地温差, 从表4可以看出, D站与Z站所观测的地面最低、10~320 cm地温的差值较小。而在0 cm、5 cm地温和地面最高地温方面相差大于0.5℃, 其中地面最高地温平均相差2.4℃, D站高于Z站。从地温差垂直变化看, 差值随深度变小。计算两站的地温资料相关系数均达0.995以上, 相关极为显著。说明两站地温具有很高的一致性。建立D站与Z站0 cm、、5 cm地温和地面最高温度的回归方程分别如下。
0 cm地温:Y=0.965 3x+0.421 1 R2=0.997 3
5 cm地温:Y=1.006 5x+0.605 1 R2=0.998 1
地面最高温度:Y=0.900 6x+1.282 9R2=0.990 3
分别计算D站与Z站0~320 cm地温的变异系数, 绘制变异系数随深度变化曲线, 从图2可以看出, 无论是D站还是Z站, 地温的变异系数随深度变小, 说明越近地面, 与外界热量交换充分, 地温变化大, 变现不稳定[16,17]。D站地温的变异系数小于Z站, 表明D站地温比Z站地温变化相对稳定。
3 结论与讨论
3.1 结论
(1) D站与Z站所观测到的气温、0~320 cm的地温相关显著, 具有很高的一致性, D站观测资料比Z站波动小, 较为稳定。
(2) D站气温高于Z站, 两站测得平均气温、最高气温、最低气温一致率大于90%, 气温急速上升时, 两站的气温差变小, 气温处于平缓下降时, 气温差变大, 两站气温差异不显著。
(3) D站与Z站2 min、10 min、极大风、最大风的平均风速差小于0.2 m/s, 10 min风速一致率为93.70%, 比2 min的高;日最大风风速一致率高于极大风风速一致率;10 min风风向相符率为85.90%, 为最大, 日极大风的风向相符率为47.8%, 为最小。平均风时间越短, 风速差变大, 风向相符率变低。
(4) D站与Z站地面最低温度、10~320 cm的平均地温差小于0.5℃;地面最高温度、0~5 cm平均地温差大于0.5℃, 其中地面最高温度相差2.4℃, 地温随深度增加, 变化减小, 两站的地温差变小。
3.2 讨论
通过分析, 认为引起D站与Z站观测资料差异的因素主要有以下几个方面:一是仪器不同, 性能、灵敏度不同, 造成观测数据的差异。二是仪器安装位置不同, 形成仪器对外界条件感应不同, 造成数据差异。例如气温传感器安装不同百叶箱, 通风条件不同, 引起气温不同;风传感器安装不一致, 引起风速、风向的不同;地温传感器安装位置不同, 土壤结构的不同, 引起土壤导热率、比热等物理特性不同, 造成地温的不同。因此, 仪器安装是否正确、对仪器设备运行保障是否到位是确保气象数据客观真实、连续的重要手段。
但该分析也存在一定的问题:一是两站对比分析资料的时间短, 不能完全反映D站与Z站观测资料的差异。二是土壤温度的变化不仅与气候相关, 而且与土壤的性质、质地等因素相关, D站与Z站浅层地温、地面最高温度的差异大, 有待于进一步深入分析[17,18]。
摘要：为了研究同一气候、同一环境背景下不同观测系统观测资料的差异性, 利用琼山国家一般气象站2014年10—12月DZZ4与ZQZ-CII型自动气象站气温、风向风速、0320 cm地温等资料进行对比分析, 结果表明:12种型号自动站观测数据具有较高的一致性, 其中DZZ4型观测数据变化表现相对稳定。2日平均气温差为0.2℃, 平均气温、日极端气温差异不显著。32 min、10 min平均风速差分别为0.08、0.03 m/s, 风速一致率分别为68.50%、93.70%, 风向相符率分别为68.2%、85.9%, 平均风观测时间越短, 风速差变大, 风向相符率变低。405 cm地温、地面最高温度平均差均大于0.5℃, 地面最高温度平均差为2.4℃, 地面最低温度及其他层次地温差很小。地温随深度增加, 变化减小, 两站的地温差变小。5通过建立的回归方程, 有效地实现DZZ4与ZQZ-CII型自动站气象资料的互补, 确保资料完整性。
关键词：观测资料,自动气象站,差异分析
自动气象站观测资料 篇2
阿拉山口自动气象站与人工气象站观测数据差异分析
对阿拉山口自动气象站与人工气象站的气温、地温、风向风速、湿度、气压和降水等要素的.观测数据进行对比分析,结果发现二者存在一定差异.造成这些差异的主要原因是仪器原理、观测方法、观测时间、仪器技术性能的不同以及样本差异等[1].
作 者：孙蕾 廖卫江 张远新 SUN Lei LIAO Wei-jiang ZHANG Yuan-xin 作者单位：阿拉山口口岸气象局,新疆,博乐,833418刊 名：河北农业科学英文刊名：JOURNAL OF HEBEI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：13(8)分类号：P412.1关键词：自动气象站 人工气象站 阿拉山口 观测资料 差异
自动气象站观测资料 篇3
关键词：地面气象观测；自动化；技术分析；
一、自动气象站在地面气象要素观测中的运用
1.工作原理
自动气象站主要作用是对区域气候全方位观测。自动气象站、气象站主机、控制台、专业气象数据采集软件组成了气象站的基本构造。
地面气象数据传输主要是通过传感器来完成的，观测实时的气压、气温、风速、风向等气象数据通过气象数据采集软件导出，传感器采集完数据后统一传输到气象探究学习服务器上，再通过气象采集软件自动处理各项气象数据，并自主在气象站主机上显示气温、风向等气象要素值。不同的自动气象站点所观测的气象数据也是不一样的，可以通过网络上传到气象网站上、供人们实时查寻，及时了解天气变化情况，病积极采取应对措施。
2.观测的主要地面气象要素
自动气象站点主要是通过安装各类传感器，如环境湿度传感器，大气温度传感器，大气压力传感器，风向传感器，紫外测试传感器，土壤温度传感器，降水量测量器等不同的重要气象要素进行采集、处理、存储、输出、显示等作业。
3.使用自动气象站观测的注意事项
3.1规范使用仪器
气象站点各项仪器的正常运作的前提条件是规范的使用自动站的各项仪器。特别要提到的是采集器、变送器的插座对应的电缆线位置，要牢记电源开关的所在，包括通电、断电的先后程序。必须保证自动气象站点的各仪器能正常运作时才可以进行气象采集。开关所处的位置是否恰当，各部门配备的仪器是否齐全，检查各仪器是否存在污损的迹象，电缆的长度是否在安全范围内。
对于安装自动气象站点仪器要具备极高的技巧，尤其是带电的东西不能接任何线端，也不能更换或安装传感器。要确保电源处关闭后才能安装传感器，这样才可以链接电缆，保证人身安全。由于雨量传感器具备自己独特电路工作原理，采集器不关闭，也可以进行安装，热插拔也能进行，特别注意的是信号线拔下后再更换，否则有可能影响到记录的准确性。
3.2排除仪器故障
为了自动气象站观测的准确性，气象站工作人员要有熟悉的经验和技术，要能在仪器异常时，找出问题的关键所在，及时采取补救措施，排除故障，以保证气象采集设备能够正常的运行.如果采集器出现运行故障，可以先进行“0”复位处理，当然据备份是必须的，这样一旦当采集器故障， “0”复位不能正常进行，就可以使用已备份好的数据采集器；当出现雷暴天气时，务必要要切断与市电的连接，这种情况下采用UPS供电相对更为安全有效，以确保气象采集仪器设备安全和正常运行。工作人员如果短时间内仪器设备的故障无法及时补救，就要告知相关技术管理部门，获取支援，并及时按规定补测，保证数据的完整性。
3.3維护仪器清洁
气象站点的采集仪器在工作过程中会出现灰尘，从而对数据观测的精确性产生误导，针对这种情况，自动气象采集站点内的各项仪器一定要按时清扫。蒸发传感器在清扫过程中主要是金属网上的水垢和赃物，要用湿布擦洗百叶箱，并经常更换湿球纱布；温湿度表在清洁时，主要注意清洁感应器的顶部保护滤膜，以免因为灰尘而堵塞金属网孔。为了保证自动气象站观测的精确性，同时要经常擦拭室内外计算机、户外显示器、自动采集器等设备。
3.4维护自动气象观测站场地
设立于观测场的室内外的自动气象观测站点的各项感应器以及电缆，会因为环境变化进而影响准确的仪器测量数据，所以必须要保持观测站点的仪器附近场地的主要环境。例如外设仪器里主要都设于室外的高处的风杯、风向杆，鸟类经常会停落，筑巢，一旦测量环境收到破坏和影响，风传感器的数据采集就会不准确，甚至无法测量，所以一定要经常注意外设设备的使用情况。观测场里草坪的高度对不同程度低温的数据采集有影响，必须经常修整草坪，保持恒定环境；同时地温场周围泥土的板结会导致湿度测试不准。地底下电缆也容易受鼠蚁咬损，这些都要及时发现并及时予以排除。
二、自动气象观测技术要点分析
1.气象观测技术要点
1.1自记忆器的稳定性能
自记忆器的主要是由温度计、湿度计、气压计组成。用自记忆器时方法不对，观测数值就很很难辨别出精准度。在温度计的调整方面也有很大的影响，导致测量与实际的温度就存在较大的差别，大约在1～2℃之间；毛发脱钩是湿度计使用最主要的问题；同时测量的气压也与实际存在误差，若两者与实际存在较大差距的话，调整也相对的困难，气压差距处于较大值的情况下会有3hPa的跨度。在使用自记忆器时，必须要把数值调节到稳定状态。
1.2雨量器以及日照纸的正确使用
一般情况下，新旧雨量器会有一定的差距，大约2cm，新的更大一些。由于日照纸会把正反面的刻度清楚地反映出来，因此在涂药的时候务必要认真，这种情况下需更换日照纸，且过程复杂，或许会造成日照缺测，假如留下一个小洞孔，也可能导致日照缺测。因此，要做好测雨量的准备工作，首先辨别使用雨量器的新旧程度，近而通过进合理评估判断准确数据。
1.3水银气压表的操作
测量气压的称之为水银表。观察者观察水银柱的数值时一定要仔细，因为它的数值比较模糊。如果加上有水银氧化物玻璃罩水银表的话，数值就更难分辨了。所以，为了保证观测数值的准确性，测量气压时，被氧化的水银表一定要替换掉。
2观测技术中设备控制要点
2.1控制好仪器设备的质量
综合自动化仪器设备在观测中具有主导地位，设备的质量决定着观测的质量。仪器的质量主要是仪器的购买、使用和维护，同时观测员必须遵循《地面气象观测规范》条例中的监督工作。设备使用过程中保养和维护是必要的，不可以有疏忽，为了避免设备损害，使用方法要恰当并注意维护，否则会影响地面气象观测数据的质量。
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2.2工作人员需要熟记仪器设备的使用制度和维护制度
一般情况下综合观测的自动化仪器不需要人为控制，但是要测试准确的数据需要经常对仪器进行检查，发现问题及时解决，例如观测仪器需要保持清洁，每天都要进行检查清扫，一个月要进行一次大的维护检查。一定要遵循设备的使用规则来进行数据收集和气象观测，特别要注意仪器敏感部位的保护和清洁工作，如调整肖计笔位和笔尖的压力；按时的清洁水银气压表，尤其是玻璃罩上面的水银氧化物。只有保护仪器正常运行，才可以保证数据的连续性和有效性。
2.3观测过程中的设备控制
气象观测和数据收集的同时，地面气象观测工作人员要检查是否存在温度中断的情况，一经发现，要及时补救。当温度表氧化情况很严重的时候，要立刻更换。日照纸的涂药也需要注意不要涂错了面；尤其是更换日照纸的时候，应该要注意光孔，在更换过程尽量不要出现错误。
三、我国地面气象观测自动化发展建议
1.地面气象观测业务调整方向要适应整体气象现代化发展的要求。
地面气象观测自动化是现代气象业务发展和气象业务体制改革调整的关键问题，也是气象现代化工作的重要组成部分。地面观测业务的改革和发展，必须要着眼于业务发展需求，要按照气象现代化发展的要求不断深化。
2.地面气象观测自动化是气象观测改革调整的核心内容。
地面观测业务要适應气象现代化的发展方向，为此，试点工作任务更加艰巨，要做好这项工作，需要在观测任务、观测方式和观测流程上进行优化设计。气象观测自动化的全面推进，需要解放思想和不断创新，需要着眼于需求，着眼于发展效率，着眼于应用。
3.地面气象观测自动化要加强观测仪器管理
观测员进行气象观测主要使用观测仪器，但是一些观测员不注重保护这些观测仪器，没有对其进行细心维护，故容易导致仪器损坏而无法进行正常的观测工作。故观测员应该在日常工作中做好观测仪器管理工作。下班前应逐项检查班内工作是否妥善完成，接班员交接班时要交代清楚班内仪器运行状况、天气特点、观测数据记录及下一班需要完成的任务.避免因主观原因造成日照纸忘换、雨量自计纸忘做等问题的出现，为其他业务人员增添不必要的工作量。做好班内观测工作、熟练无误完成交接班时仪器的管理工作，并对半点巡视仪器环节认真执行，有利于仪器的日常管理，有助于观测员工作的进行。
参考文献
[1]彭金伟，胡晓光.浅谈自动气象站逐日地面数据维护[J].安徽农学通报（下半月刊），2011（04）.
[2]高英杰，郑胲泉.自动气象站的维护与思考[J].北京农业，2011（15）.
[3]郭敏，贾化川，王冰，孙丽娟，郭法东.自动气象站常规维护方法[J].安徽农学通报（上半月刊），2010（21）.
肃北新旧气象站观测资料对比分析 篇4
关键词：肃北,搬迁站,气象资料,对比分析
肃北县气象站属“国家一般气象站”, 近些年随着城市建设的发展, 原本位于县城内的肃北县气象观测站, 渐渐陷入了城市建筑物的包围当中, 气象探测环境保护压力日趋严峻。观测环境遭到破坏, 为确保气象资料的代表性、准确性和对比性要求[1], 2010年经中国气象局批准, 肃北国家一般气象站 (以下简称新站) 从肃北县迁至位于城镇1.5km处的当城湾镇城北村。利用新旧站的观测资料对一些气象要素进行对比分析, 以此来找到两站之间的差异, 为新站观测资料的使用提供依据, 确保新站资料的正常使用。
资料来源及说明:气象资料为1973～2009年旧站、以及2010年新站资料。针对气候资料的在实际工作中的应用情况, 主要对新旧两站的月平均气温、月平均降水、月平均气压、月平均水汽压、日照时数资料进行分析, 其中月平均气温、月平均气压、月平均水汽压为自动站观测数据, 月平均降水、日照时数为人工观测数据。平均值为4次观测平均数据 (02时、08时、14时、20时) 。
1 新旧站观测环境对比
1.1 旧站观测环境
肃北国家一般气象站位于肃北县政府广场南侧, 北面正对着武装部等单位办公楼, 东边与县城小学以及居民楼, 南面正对肃北宾馆楼, 建筑物形成了人为屏障, 探测环境遭到了破坏。
1.2 新站观测环境
2010年肃北国家一般气象站搬迁至县城西北部1.5km处 (东经94°53′, 纬度39°31′) , 县城环城公路从观测站西南约100m处通过, 县城汽车站位于观测站西南部800m处, 四周以农田, 村庄为主, 探测环境以及气象设施完全符合气象探测环境保护标准, 自然条件很好, 视野开阔, 空气流通顺畅, 不受城市效应影响。
2 台站基本情况
3 新旧站气象要素差异对比分析
3.1 气温对比
气温是反映大气冷热程度的物理量[1], 是进行研究气象的重要要素, 气温的差异可以直观的表现出局地环境的改变。
从表2可以看到, 1月、2月、6～8月、11月, 新站月平均气温高于旧站月平均气温, 其余各月旧站气温高于新站气温, 其中相差最大的是4月达到了-2.7℃, 2月、8月差值最小均为0.1℃。经分析, 气温变化存在着季节性的变化:春季 (3～5月) 月平均气温新站均低于旧站;夏季 (6～8月) 月平均气温新站高于旧站 ;秋季 (9～11月) 月平均气温大致表现为旧站高于新站;冬季 (12～1月) 月平均气温大致表现为新站高于旧站。尽管各月平均气温存在着差异, 但是从图1可以看出, 两者随时间变化的趋势是吻合的, 时间上具有同步性, 说明新建观测站完全满足采集数据因具有代表性的要求。
3.2 降水对比
降水是指在大气中冷凝的水汽以不同方式下降到地球表面的天气现象。在许多地区降水量的年际与年内分配不均匀, 既受大气环流影响, 也受下垫面影响, 为此努力探明降水量的时空变化规律, 具有重要的意义。
通过对表3及图2的分析, 可以看出, 新、旧站逐月降水量存在着较大的差异, 除4月、6～8月外, 其他月份新站月平均降水量都大于旧站, 可以看到新、旧站3月、5月份降水量差值分别达到了19.9mm、43.1mm, 高出历年月平均降水量246%、230%。从季节的角度分析, 新站春季降水量为106.3mm, 远大于夏季降水量45.1mm, 春季降水量过多直接造成了肃北县出现60年不遇的雪灾[2]。据统计, 2010年酒泉地区降水量和往年相比, 表现为偏多状态, 特别是春季 (3～5月) 降水特多, 与历史同期相比, 各县市偏多1～4倍;夏季 (6～8月) 降水偏少。全市降水总量与历史同期相比, 偏少4～5成, 因此, 肃北县夏季降水量少于春季降水量这一规律与酒泉地区降水变化趋势基本一致, 进一步说明了新站观测数据具有代表性。
3.3 气压对比
气压是作用在单位面积上的大气压力, 即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。气压的变化一定程度上反映大气的密度变化, 与水汽含量、风速、对流强度等密切相关, 也是人体舒适度要素之一[3]。
从表4可以看到, 新旧站各月平均气压基本一致, 差异幅度在-1.0～3.7hPa, 除2月外, 其他月份都表现为新站气压大于旧站气压。因新站海拔高于旧站, 处于比较空旷的地带, 且四周以农田为主, 因此, 气温较低、大气密度较大、这些都是造成新站气压高于旧站的因素, 本站气压产生差异的原因分析本站气压随海拔高度的升高而降低, 由于新站址观测场海拔高度比旧站址高19.8m, 所以新站址本站气压比旧站偏低。在近地面层中, 气压随海拔高度的变化可根据拉普拉斯气压高度差简化订正公式AP=-AH/8来计算[4]。新、旧站址气压表的海拔高度差为19.8m, 计算可知AP=-2.47hPa, 与实际值接近。因此, 造成气压差异的主要因素是两地的海拔高度。冬季气压最高, 春季次之, 夏季气压最低。由于2010年春季降水量特多, 导致气温过低, 使得新旧站气压差值达到了最大值分别为3.7hPa、3.7hPa、0.6hPa, 根据图3新旧站气压逐月变化趋势图可以看到变化趋势极为相似, 综合上述, 可以得到新站气压值也具有代表性的结论。
3.4 日照时数
日照时数是指太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线, 其直射光线在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下, 照射到地面所经历的小时。它是表征某地地方单位时间中接受太阳直射的小时数。
从表5可以很清楚的看到, 新站日照时数明显的少于旧站, 12个月里只有8月、11月、12月的日照时数表现为旧站大于新站, 其他月份都是旧站大于新站。9月、5月、11月、7月份的日照时数新、旧站差值分别为76.8h、27 .9h、25.8h、25.4h, 低于历年平均值27%、9%、11%、8.8%。其中9月日照时数远远低于历年平均值, 破肃北县历史最少记录。由于2010年肃北县降水量偏多2-3成, 特别是9月份又出现持续时间长、降水量大, 历史罕见的秋季连阴雨天气过程, 这些可能是导致肃北9月份日照时数特少的主要原因;新站址四面都是农田, 因此, 水汽较多, 受地形限制, 云系较多、也是导致日照特少的原因。此外, 2010年肃北出现较多的大风、沙尘天气, 也对全年的日照时数产生了一定的影响。再看图4, 新、旧站日照时数逐月的变化趋势图, 虽然各月份新、旧站日照时数差异较大, 但是从逐月变化的趋势来看, 新、旧站大致表现出同样的趋势, 这充分地说明了新、旧站之间日照日数具有很好的延续性, 新站的资料能够很好地反映当地的日照特征。
4 结论
1) 新旧观测站气象要素值存在着偏差, 造成这些差异的主要因素是:旧站四周陆续修建了楼房, 障碍物不断增多, 极大地影响了四周空气的流通, 观测环境遭到了破坏;新站地处郊区, 四周障碍物较少, 以农田为主, 空气流通很好, 因此, 能够真实的反映出当地的环流状况。
2) 肃北国家一般气象站迁站至郊区, 2010年正式开展业务工作。通过对肃北县观测站1973～2010年与2010年新站的气象资料进行对比分析发现新旧站观测资料存在着差异, 具体表现为:新站气温、降水量、气压均高于旧站;只有日照时数新站低于旧站。
3) 新站日照时数远远低于历年平均值, 主要原因是由于2010年肃北县降水量偏多, 特别是9月份又出现持续时间长、降水量大, 历史罕见的秋季连阴雨天气过程, 此外较多的大风、沙尘天气, 也对全年的日照时数产生了一定的影响。
4) 通过对肃北县观测站1973-2010年与2010年新站的主要观测数据进行对比分析, 发现新旧站气象要素虽然存在着差异, 但是气象要素变化的趋势并没有大的变化, 因此, 肃北国家一般站现在的气象数据符合“三性”要求。
参考文献
[1]中国气象局.地面观测规范[M].北京:气象出版社, 2003.
[2]王胜.肃北气候变化特征分析[J].甘肃科技, 2011 (6) .
[3]袁云贵, 宋彦棠.都匀市气象局迁站对比观测各气象要素差异分析[J].贵州气象, 2008, 32 (2) .
自动气象站观测资料 篇5
地面气象自动观测系统的维护与故障处理
随着大气监测自动化系统建设全面展开,越来越多的自动气象站投入了业务运行,维护保障自动站设备的正常运行成为气象技术装备工作的.新问题.针对地面自动气象观测站的日常维护、仪器检测的方法.针对在其运行中出现的故障,进行原因分析,并找出解决办法.
作 者：刘明峰 朱会芸 作者单位：福建省永安市气象局,福建永安,366000刊 名：科技风英文刊名：TECHNOLOGY TREND年，卷(期)：“”(15)分类号：P4关键词：自动气象站 维护 故障判断
自动气象站观测资料 篇6
摘 要：随着经济及科技的不断发展，气象观测也逐步从人工观测转向自动化，这就对气象自动化观测站数据处理提出了更高的要求。该文主要从气象自动化观测站数据管理入手，重点对气象数据类型、气象数据设计以及气象数据组织结构进行了分析和阐述，并有针对性地提出了一系列气象数据处理方法，希望给行业相关人士提供一定的参考和借鉴。
关键词：气象观测站 自动化 数据处理
中图分类号：P41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0055-02
天气现象对人们生产生活产生重要影响。随着经济及社会的不断发展，人们的日常生活以及工农业生产更是离不开气象观测。为确保气象数据的及时性、精准性和有效性，我国相关单位不断加大对气象自动化观测技术的研究力度，切实提升气象预报工作水平和气象自动化观测站数据处理水平，为气象自动化观测技术的发展打下坚实基础。
1 气象数据管理内容分析
1.1 气象数据类型
气象数据可以通过气象观测站（探空站、地面站、辐射站以及自动气象站等）、卫星、雷达等相关的观测方式获取，其还包含很多诸如气候预测分析数据、数值预报数据等相关衍生数据。所以，气象自动化观测站中包含多种数据格式和种类，且数量十分庞大。依据观测方式的不同，可以将气象数据分为3种类型，具体如下。
第一，台站观测数据，主要包含探空数据、辐射站观测数据以及台站观测数据等内容，存储格式则可以分为A文件、AB报、仪器的数据存储格式以及Micaps第1类格式等几种类型。
第二，栅格数据，主要包含卫星影像数据、雷达数据以及数值预报等几种类型，存储格式可以分为各类探空资料格式、第13类格式以及Micaps第4类等几种类型。
第三，要素数据，主要包含台风路径、锋线等类型，存储类型主要分为文本格式、Micaps格式等类型。
1.2 气象数据库设计
气象自动化观测站数据包含大量的气象观测数据、预报结果数据、中间数据以及卫星遥感影像数据等多种内容，信息量十分庞大。气象数据库作为气象信息共享的一个重要管理平台，其主要是用户对不同业务轨道、具有不同属性和不同空间的气象信息进行管理，为相关科研机构、政府部门、气象部门以及公众等提供重要数据参考。具体来说，主要包含以下几个方面。
第一，基础地理数据库，主要内容有河流、房屋、道路以及行政边界等矢量数据，运用GeoDataBase方式进行存储。具体来说，GeoDataBase是通过标准关系数据库技术的利用来建立相应的地理信息数据模型，进而在标准数据库管理系统中对相关数据进行存储和处理。
第二，气象空间数据库，主要内容有气象自动观测站中经过空间插值的数据、雷达数据以及卫星数据等，通过该数据库，其能够转换成为可提供利用的GRID格式、IMG格式及TIF格式，并通过栅格目录以及栅格数据实现气象数据的处理和存储。
第三，气象资料信息库，主要内容有雷达的基数据、台站原始观测资料以及台风路径等内容，其中台站观测数据主要包含日、月、季、年数据集以及实时观测数据集等，这类气象观测数据均是通过关系型数据库进行存储的。
1.3 气象数据组织结构
在实际应用过程中，气象数据库主要采用的是基于分层数据组织的方式实现对气象空间数据以及基础地理数据的科学管理，即一个图层只对一种要素负责。此外，雷达数据可以分为回波顶高组合反射率等内容。在对气象数据进行处理的过程中，需要依据观测时次对各个要素进行管理，比如常规站点的实时观测数据集。
2 气象观测业务软件对气象数据的处理分析
2.1 气象观测业务软件在运行过程中的事项处理
第一，为确保气象观测业务软件的连续性打下坚实基础。在气象自动化观测站中，为有效实现气象测报业务的连续性，必须保持气象测报业务软件处于连续使用的状态以及数据采集和传输的正常。
第二，对地面数据进行逐日维护。所谓逐日数据维护指的是每天定时对已经编报保存到文件B中的数据进行观测和维护，并合理输入相应的人工观测记录。
第三，确保数据存储路径的可靠性与安全性。通常，工作人员应对当天数据记录予以定时浏览、校对和维护。同时，还需要在对天气实际情况进行考虑的基础上，输入相应的人工观测数据，并进行保存，最后将气象自动化观测站的原始数据以及文件B予以备份，并采取合理措施，为确保数据的可靠性与安全性打下坚实基础。
第四，对气象自动化观测站监控软件进行重启。一旦自动站监控软件的运行时间超过规定范围，则会大大降低数据采集的成功率，因此，相关工作人员需要在每天8点之后对自动站的监控软件实行重启操作，有效提升数据采集的成功率。
2.2 气象测报业务软件在操作过程中的事项处理
第一，记录存在异常或者缺测问题。若时间出现在正点，可以对正点前后10 min的可用数据进行判定，如果可用数据能够替代正点前后10 min的数据，那么就对正点前10 min予以优先考虑。在进行人工补测的过程中，需要观测的项目包含干湿球、气压、降水、两分钟风向风速、地温等项目，其他自动观测要素则全部按照缺测进行处理。
第二，对降水量进行记录的过程中需要注意的问题。通常情况下，在观测编报菜单中有一个专门校对气温、气压以及降水量的选项，该选项的主要功能是对定时观测及编报过程中使用的以往数据进行校对，确保计算编报过程中的精准性。
第三，在对数据进行传输和维护过程的处理方式。因在输入数据过程中，计算机软件只是对单一记录及格式的正确与否进行判别，并未对全部数据进行错误检测。因此，在输入数据的过程中，需要对操作记录予以严格规定，确保数据输入的正确性。
第四，当地温传感器被大雪覆盖时，则不需要对其进行特别处理，只需要依据正常流程记录即可，但是在记录表中需要予以特殊备注。
3 数据审核疑误信息的处理方法
随着人们对气象信息精准性要求的提升，气象数据在气象预报及气象灾害服务过程中的重要性日益提高。但是由于人工操作或者环境的影响，使得某些数据记录出现一定偏差。具体来说，主要表现为以下几个方面。
第一，利用计算机对疑误信息进行审核，主要内容包含文件正点记录缺失、台站参数疑误信息、降水量与降水情况不符、文件信息与日期不符等方面，其中，台站参数疑误最为常见。因此，一旦出现这种情况，工作人员需要对系统提示文件予以严格检查，找出错误原因，以免同类错误再次发生。
第二，人工记录相关信息出现相应的审核问题。其中，云、能见度等天气现象的记录极易出现这类问题。在对能见度进行记录的过程中，应与当时实际天气状况进行有效结合，如果能见度过低，则需要对雾霾情况予以详细记录。在对云予以记录的过程中，需要对云的定义、成因、特点及伴随的天气情况予以充分掌握，以便对云的状况予以详细记录。同时，在对天气状况进行记录的过程中，应确保记录的客观性和规范性，以便日后参考。
4 结语
总而言之，随着经济及社会的不断发展，人们对气象监测技术水平的要求也越来越高，气象数据资料的处理难度也不断加大。因此，在实际工作过程中，气象工作人员应不断提升自身技术，对气象自动化观测站数据处理技术予以充分掌握，为确保气象数据资料的客观性、全面性和精准性打下坚实基础。
参考文献
[1]伍光胜，敖振浪，李源鸿，等.大型自动气象监测网及数据采集中心的设计及应用[J].气象，2010（3）：89-90.
[2]张奎松，邹士锋，颜秉芝，等.区域气象自动观测站的管理与维护[J].宁夏农林科技，2012（9）：112-113.
自动气象站观测数据的回归分析 篇7
回归分析是通过规定因变量和自变量来确定变量之间的因果关系, 建立回归模型, 并根据实测数据来求解模型的各个参数, 然后评价回归模型是否能够很好的拟合实测数据;如果能够很好的拟合, 则可以根据自变量作进一步预测。本文对江津本站的30年年温度平均数据做分析, 通过回归拟合方法挖掘温度资料随时间序列变化的发展规律。
1 建立模型
1.1 算法及样本分析
研究两个变量 (x, y) 之间的相互关系, 其中y为年平均温度值, x为时间, 可以得到一系列成对的数据 (x1, y1.x2, y2...xm, ym) 。对给定数据点{ (Xi, Yi) } (i=0, 1, …, m) , 在取定的函数类Φ中, 求p (x) ∈Φ, 使误差的平方和E^2最小, E^2=∑[p (Xi) -Yi]^2。从几何意义上讲, 就是寻求与给定点{ (Xi, Yi) } (i=0, 1, …, m) 的距离平方和为最小的曲线y=p (x) 。函数p (x) 即拟合函数或最小二乘解。
首先用SPSS软件实现年温度数据散点图, 以上表数据为例, 如下:
从图上我们来判断这些离散点的简单规律是否符合线性分布, 从而确定要做的回归方程的阶数。这里需要强调的是关于方程的病态性控制, 即并不是说拟合方程阶数越高越能更好的拟合数据, 往往随着阶数的提高和距离远点越远, 方程的病态性越大, 当然得到的高阶系数很小也是无意义的。一般我们采用低阶回归和分段回归的方法来大大避免方程的病态性。
1.2 软件实现
使用SPSS软件回归分析中的曲线估计, 选取线性、二次和复合三种类型函数, 汇总在图2中, 可以发现三种类型函数图像几乎重合, 即曲线估计结果大致为线性的。
图2中大致可以看出这30年来年温度数据大致呈增长趋势, 这与全球气候变化趋势也是相符合的。其中线性拟合方程结果软件输出为:y=0.034x-49.62。
1.3 检验分析
SPSS查看器窗口输出结果如下:
如以上2个表所示, 模型的R方为0.453, 说明线性模型解释了总平方和的接近一半, 拟合效果不十分理想, 但从系数的Sig值看, 自变量年份和常数项均远小于0.01, 因而均有显著性意义。总体上分析得出随着年份的变化, 年平均温度与之有显著的线性关系。
3 结论
影响气温变化的因素是多方面的, 除海拔高度外, 还有太阳辐射、大气环流、地面状况 (不同的坡向、不同的地面性质) 、洋流、人类活动等等多种因素。因此, 单纯的年数据统计分析当然不能完美的拟合模型。但是相对本站而言, 一些影响因子我们无从确认相关程度, 还有一些因子是固定不变的, 那么确定出影响因子就显得尤为重要了。从以上的分析来看, 江津近30年的年温度的整体发趋势是逐年递增的 (增长率可由归回方程得出) , 且与年份变化呈显著线性关系。分析结果对本站的长期预报有一定的参考意义;年平均温度乘以当年日数实际上即为年积温, 研究年积温的发展规律, 对农业气象服务具有一定的实际指导作用。
参考文献
[1]黄嘉佑.气象统计与预报方法.气象出版社, 1990, 1.
自动气象站观测资料 篇8
关键词：自动气象站,地面观测工作,常见问题
1 自动气象站地面观测工作的常见问题
1.1 仪器设备问题
地面气象观测工作主要是针对某区域内的风向风速、地温、气温气压、降雨量和湿度等气象要素数据进行观测记录, 为气象研究和气象预报提供准确可靠的数据资料。为了及时获取该区域内的气象要素资料, 自动气象站中引进了大量的气象数据采集器, 由于这些仪器设备都是被动感应设备, 为了直观、准确地对区域内的气象数据进行观测, 通常情况下, 需要将温度表、雨量观测器、地温传感器、气压计等直接放置在空气中, 因此很容易遭受风吹雨打、日晒的侵蚀, 一旦长时间下去很容易出现故障问题, 从而对观测数据的准确性产生影响[1]。对于雨量传感器来说, 由于长时间在空气中放置很容易使集水隔板中的小孔出现堵塞的情况, 一部分降雨量很难通过隔板流直接进入到集水斗之中, 就会导致观测区域内的降水量数据偏小, 将会在很大程度上对气象预报和气象研究产生影响。
1.2 人员素质问题
由于观测工作比较单调和乏味很容易使观测人员工作的积极性和工作热情大幅度降低。在实际的地面观测工作中观测人员经常表现为懒散, 不求上进, 对气象观测工作只是敷衍了事, 更有部分观测人员不根据实际情况随意对观测气象要素数据进行编造, 根本不去采集点进行取样观测, 所以导致一些气象设备出现故障问题也没有及时发现。这些微小的工作态度将观测人员的素质问题暴漏出来, 许多观测人员工作意识淡薄, 忽略了观测数据的准确性和真实性, 这也是气象预报不准确的原因之一。
1.3 工作业务问题
随着气象事业的不断发展和进步, 自动气象站在多个地区得到了广泛应用。自使用自动观测气象站以来, 不仅使气象要素观测数据的准确性以及完整性得到了提升, 还使观测人员的工作量大幅度降低, 提升了工作效率。在科学技术水平的推动下, 一些气象观测技术和观测手段不断趋于完善, 大多数自动观测站开始将这些新的气象观测技术和观测手段引入到气象数据的观测采集工作中来, 所以有很大一部分的观测人员在实际的观测工作中完全依靠自动观测站, 在这种情况下很容易忽略掉对自身业务能力的培养, 自动气象站一旦出现故障问题, 很容易对观测数据的完整性以及准确性产生影响, 有些观测人员根本不会理论结合实践找出故障问题, 更别说对故障问题及时进行维修了[2]。
2 做好地面观测工作的建议
2.1 对地面气象观测设备加强管理
自动气象站的地面观测设备为气象工作的研究和预报提供了准确、可靠的气象数据资料, 换句话说地面气象观测设备是观测人员的“眼睛”, 所以在日常的地面气象观测工作中, 为了确保相关仪器设备可以正常运行, 观测人员要向保护自己的眼睛一样去爱护地面观测设备。为了定期对设备仪器进行检查、保养以及维护, 气象部门应建立起一套完整的管理设备制度, 观测人员要定期检查相关仪器设备的运行情况同时还要将记录工作做好。另外, 在实际的观测工作中, 如果发现观测设备出现故障问题时要对故障问题及时进行检修, 确保自动站地面观测设备可以正常、稳定的运行。
2.2 提升观测人员的责任意识
在对气象工作进行研究和预报的过程中, 要借助于观测人员提供的气象观测数据信息资料, 所以地面气象观测人员自身的责任意识在气象工作中发挥着十分重要的作用。对于气象部门而言应当结合制度和情感2个方面使观测人员的责任意识得到提升。第一, 为了保证观测人员在工作过程中认真、负责, 气象部门应该制定出一套完整的管理制度来对观测人员的工作行为进行约束, 这种方法不仅可以有效地从制度层面提升地面气象观测人员的责任意识, 还能保证观测到的气象要素数据信息准确、可靠。第二, 气象部门的有关负责人应该设身处地的为观测人员着想, 找出他们工作下降的原因, 并且结合实际情况多关心观测人员, 让观测人员感受到家的温暖, 使其能够踏踏实实的工作, 这就是从情感方面来提升观测人员的责任意识。
2.3 强化观测人员的技术能力
地面气象观测工作的专业性比较强, 因此观测人员对于技术业务能力进行熟练掌握是做好地面观测工作的前提条件。对气象要素观测数据进行分析是观测人员技术业务能力的具体表现形式之一, 通常情况下, 地面气象观测人员都可以对气象理论知识进行熟练掌握, 但是在实际的工作中却不能运用。例如, 实际的气象与记录气象出现不一致的情况, 很多观测人员就会慌乱, 很难找出这种问题出现的原因, 因此极易得出错误结论。对于气象观测人员来说在实际的气象工作中要理论结合实际, 日常工作中要多思、多想、多问, 积极吸取老员工的工作经验, 从而使自身的业务知识水平得到提升。
3 熟练掌握应急预案
3.1 手工编报应急预案
在实际的测报工作中如果地面测报软件出现故障问题, 此时需要观测人员利用手工编报的方式对报文进行编发, 因此气象部门应该制定出一系列的手工编报应急预案。一旦出现此类事件, 就能够确保测报人员在规定的时间内编发报文。此外, 为了使测报人员可以熟练掌握手工编发报的相关流程, 气象部门要在每季度内组织一次手工编发报文活动。
3.2 特殊情况下的自动站应急处理
一是电力供应出现问题。在地面气象观测工作中, 如果电力供应出现故障, 当班的值班人员应及时查看故障问题出现的原因, 同时向当天的带班领导及时反映停电情况。一旦自动站内的UPS不能保证其他仪器设备可以正常运行时, 要借助于发电机进行供电。二是网络通讯出现问题。当遇到网络通讯故障后, 当班的值班人员要立即向上级领导以及网络管理部门进行报告;同时, 要做好网络故障的申报工作, 上级网络管理部门应及时派网络管理人员到现场检查, 尽快找到故障原因并及时解决故障。如果电话传输报文和备份线路出现故障, 为了确保业务可以正常运行, 测报人员可以借助于VPN备份线路对观测数据信息进行传输。三是自动站的硬件设备出现故障。如果自动气象站的主控危机出现故障。观测人员应立即进行修复, 如果不能修复, 可以更换备份微机;如果是传感器出现故障, 测报人员需要借助于自动气象站运行的监控软件进行申报;同时, 要与海南省气象局装备中心及时进行联系, 重新更换传感器, 进而实行人工观测。四是自动站软件出现故障。一旦自动站的软件设备出现故障问题很容易使观测数据无法采集、资料分析整理以及编发报, 此时测报人员可以重新启动备份微机进行编发报操作或者是进行手工编发报操作。如果地面气象测报软件出现故障, 应对测报软件进行修复, 如果修复不成功, 则需要将测报软件卸载掉, 然后再重新安装。
参考文献
[1]付丽, 原久淞, 杨晓波, 等.关于如何做好地面气象观测工作的几点思考[J].科学中国人, 2015 (29) .
自动气象站观测资料 篇9
上饶市气象局为正县级事业单位, 赋有一定行政管理职能, 下辖12个县 (市、区) 气象局, 除完成国家气象任务外, 还担负着为地方经济建设、国防建设、社会发展和人民生活提供气象服务。全市现有国家气候站12个, 区域自动气象站269个。自动气象站地面气象记录月观测数据文件的预审是十分重要的, 主要就是要对人工录入的记录进行分析校对, 对月观测数据文件进行极值、相关性和逻辑等检查, 对分析检查出的疑误记录按《地面气象观测规范》和有关业务技术规定进行处理, 使得经预审后的资料完整、准确并使得统计结果符合实际, 为认识和预测天气变化、探索气候演变规律、进行科学研究和气象服务提供科学资料。本文就月观测数据文件预审过程中有关注意事项进行初步探讨。
1 文件转换时要注意的事项
1) 首先要进入月末那天的逐日数据维护页面, 检查跨月降水量及日期, 包括下月1日20时~8时的降水量, 最长连续 (无) 降水日数开始日期及上月末连续降水量的数据是否正确, 当其数据与实际值不一致时, 应对其进行修改。最长连续 (无) 降水日数开始日期根据上月末最后一日降水量是否≥0.1mm来确定:若上月末最后一日降水量≥0.1mm, 则输入上月末最后一次连续降水的开始日期, 否则输入上月最后一次连续无降水的开始日期。月末连续降水量是指上月末最后一日降水量≥0.1mm时, 最后一次连续降水期间的累计量;若上月末最后一日降水量<0.1mm, 该项为空。
2) 转换生成J文件时, 本站气压、气温、相对湿度和风向风速分钟资料从各自对应的PIIiii MM.YYY、TIIiii MM.YYY、UIIiii MM.YYY、WIIiii MM.YYY分钟数据文件中读取, 而降水量的分钟数据从B文件中读取, 因为当班员已经对B文件中的分钟资料在班内进行了校对处理, 所以在转换前要对B文件中需要处理的降水分钟资料进行正确的处理。
2 A文件中的有关数据处理
人工观测和输入数据部分的校对:对人式输入的数据要进行认真详细的较对, 各要素要符合的其相关性和逻辑性。包括云状的输入顺序与云量记录的一致性, 云状与天气现象的否配合, 人工观测的定时降水与自动站雨量计自记降水的差值是否合理, 日蒸发量与该日的有关要素是否一致, 日照记录是否与云状云量记录配合, 气簿一中人工观测的记录与报表中输入顺序是否正确等。特别要注意当沙尘暴、雾、雪暴以及浮尘、吹雪、烟幕、霾现象出现能见度小于1.0km时, 是否观测和记录了最小能见度。连续性天气现象在跨日界时的记录是否合理等。
3 J文件审核维护中有关要素分钟资料缺测或疑误的处理
由于某种原因, 当J文件中分钟资料连续缺测时间较长时 (一般在半小时以上) , 在A文件中需备注。J文件中第60min资料缺测, 而该整点资料正常时, 第60min资料要用该时整点资料值代替, 其中风向风速用正点10min平均风向风速代替。在J文件格检审核中常会出现分钟资料跳变的提示, 这种跳变一般由软件或硬件故障引起。由于软件原因引起分钟数据跳变的, 分钟数据常能自动恢复到正常值。根据跳变前后分钟资料和人工自计记录进行分析, 对错误的分钟资料按缺测处理。按缺测处理的分钟影响到有关要素小时或日极值时, 按《浙江省地面气象观测业务技术规定汇编 (2006版) 》有关规定处理。由于硬件原因引起的跳变, 比如传感器或数据传输电缆出现故障时, 分钟资料在发生跳变后就不能自动恢复到正常值。这种故障当班员在班内能及时发现更好, 若是在较长时间内没有发现, 在报表审核处理资料时, 应该按照资料的有用性原则进行处理。受影响的正点资料按照资料跳变前后的差值进行差值处理, 不正常的分钟资料按缺测处理并备注。
4 附加信息内容的输入
附加信息内容包括月报表封面、纪要、天气气候概况、备注四个数据段组成, 为不定长记录, 最多能输入约1000个字符, 输入内容要简明。字符中不能输入“/”, 因为各组数据之间的分隔符为“/”。纪要和备注中日期要用半角字符输入。当本月出现按规范规定要在纪要栏中记载的重要天气现象及其影响时, 要在A文件中录入。天气气候概况由本月主要天气气候特征、主要天气过程、重大灾害性、关键性天气及其影响、持续天气的不利影响和本月天气气候综合评价等构成。备注主要记载“气象观测中一般备注事项”和“有关台站沿革变动情况”。一般备注事项是按规范和业务技术需要对信息化文件中有关记录或数据应备注的事项。
5 格检审核A文件与数据质量控制段
格检审核A文件是应用OSSMO软件对A文件的全部数据 (包括附加信息) 进行格式检查, 对记录进行相关审核, 分析找出矛盾或不合理、不正常记录, 达到质量把关目的。A文件审核包括两方面内容, 一是参数设置中由台站根据本站实际情况建立的审核规则库;二是根据专家经验形成的审核规则, 审核规则由程序自动处理。因此各个台站一定要根据本站的历史资料合理设置审核规则库中的参数。地面气象观测记录之间的关联是很复杂的, 所以像云、能见度、天气现象的配合和天气现象记录要由预审员来分析判断。
质量控制部分位于观测数据之后, 若文件质量控制指示码为“0”则无质量控制部分, 在观测数据部分结束符后直接录入质量控制部分结束符“******‹CR›”。经过格检审核后会产生数据质量控制部分, 分为质量控制码段和更正数据段。若没有更正数据段, 则质量控制码段后直接为“=‹CR›”。
6 结论
自动站月观测数据文件预审是把好自动站数据质量的最后一关, 因此预审员要对每一个可疑数据进行全面分析, 并根据规范规定进行处理, 使得保存的每一份数据具有科学性和可用性。由于自动站使用和时间还不是很长, 采集到的数据由于各种原因可能会出现异常, 对这些异常数据在A文件审核中如何处理还需要大家总结经验, 共同探讨。
参考文献
气象特种观测资料处理系统的设计 篇10
关键词：气象特种观测,整编入库,检索查询
引言
我国气象特种观测项目正在不断开展, 特种观测数据也随之不断的积累。目前各个特种观测项目一般都带有自己的配套软件, 数据格式多种多样, 编码规范不尽相同。由于缺乏有效的数据管理, 不利于气象特种观测资料的查询分析和应用。为此根据青岛市气象局目前开展的酸雨观测、紫外线观测、负离子观测和水泥地面温度观测等气象特种观测项目开发了气象特种观测资料处理系统, 对各类气象特种观测资料进行整编入库和持久化管理, 并采用b/s架构设计发布平台, 供相关人员进行检索查询。
1. 系统设计
系统数据库采用SQLServer2000, 并利用VB编程语言按模块分别为各类气象特种观测资料编写后台入库程序。
1.1 系统架构
系统架构及主要功能模块设计见图1。
1.2 数据库设计
数据库的设计充分考虑今后可扩展性和易维护性。主要包括8个数据表, 分别为:酸雨数据表、紫外线数据表、负离子数据表、水泥地面温度数据表这四个气象特种观测项目的站点属性信息表。站点属性表存放站点属性信息, 如站号、站名、经纬度以及传感器的相关信息等, 数据表存放气象特种观测数据, 根据观测项目的不同划分了相应的字段。以酸雨数据表为例, 包括降水的起始终止日期、ph值、电导率、降水量、温度、风速风向等实时观测数据, 表之间的设计符合第三范式, 减少了数据冗余。
表1是具体的表结构范例, 其中标题为字段中文名称;字段名称为字段英文名称;类型为字段数据类型;大小为字段的长度 (精度) ;非空表示该字段可否有空值;对于自动增长的字段, 或系统内部处理的字段, 标注只读 (R) 。
1.3 数据整合及入库
气象特种观测资料的原始数据大都存放在各类文本文件中, 需要对这些文本文件进行分析、编制程序导出需要的数据资料并进行定时入库操作。采用基于VB和ADO数据库接入技术开发自动、实时入库模块, 对不同数据来源和数据格式进行处理, 转换成设计好的数据格式入库。该模式定时自动启动运行, 保证数据的实时入库。
以酸雨观测数据为例。酸雨观测数据文件每月一份, 存放本月所有降水的酸雨观测数据。打开文件, 取出该月的所有降水记录, 找到各条记录中所需的字段如降水的起始终止日期、ph值、电导率、降水量、温度、风速风向等, 通过VB字符串函数的处理将其剥离出来, 再对这些按气象规范定义所记录的特殊字符代码按照各自的转换公式进行处理, 将其转换成常见观测要素数值。
入库操作利用了A D O组件中的Recordset对象进行处理。将每条记录时间先与当前时间进行比较, 若大于当前时间, 说明数据有误, 丢掉不用直接进入下一条记录处理。若小于当前时间, 再与库中的记录进行比较, 如果比最新一次入库的时间大, 说明是新纪录, 则直接入库, 然后进行下一条记录的判断。如果比最新一次的入库的时间小, 则说明该条记录已经入过库, 丢掉不用, 然后进行下一条记录的判断, 直至该月全部记录入库。
资料处理过程在后台定时自动执行, 以保证系统数据库内的数据与最新观测到的数据同步。
2. W e b发布平台
2.1 平台功能设计
平台按照气象特种观测资料的种类分成了四个部分:水泥地面温度观测, 负离子观测, 紫外线观测和酸雨观测。各类资料按资料内容提供不同的查询条件接口。条件查询的功能非常丰富, 除了可以选择时间段查询记录之外, 还可以按照设定的观测资料的要素条件筛选出符合需求的记录。通过查询界面 (图2) 进行查询条件设定并进行查询操作便可以在显示界面 (图3) 显示出所需的特种观测资料。
2.2 检索查询及显示设计方法
平台采用基于Java的Jsp+Servlet模式, 检索查询显示流程图见图4。采用MVC三层的逻辑架构, 其中M为Module, 应用对象, 将实际的业务对象进行封装, 使之成为一个独立的逻辑对象, 并包含实际业务对象的诸多属性。V为View层, 即展现给用户的交互页面。C为Control层, 定义了用户界面对于用户输入的响应方式。以酸雨观测为例, 一次将数据库酸雨观测表中的各字段封装成Module, 实现了对其进行封装, 该资料的每个属性都有相应的读取和写入操作。在以后的操作中, 就可以以Module为单位, 即酸雨观测表对象为单位来大批量、方便的传递酸雨观测资料数据。
View层主要作用是“用户交互”, 即接收用的指令并根据指令来进行内部操作后将结果反馈给用户。其间需要进行安全性检查, 例如在某些期望输入数值的部分由于用户误操作输入了字符而导致程序运行异常。因此需要在该有期望部分增加安全检查机制。
在程序内部, 用户提交请求后由C o n t r o l层来接管用户请求, 进行后续操作, 具体则是由Servlet来完成具体工作, Servlet运行于服务器端, 具体工作流程是对请求的Web页的各个字段的值 (value) 进行接收, 并进行相关的转化和必要的检查。进行完上述操作和检查后, Servlet即可来根据提交的各种选择条件来拼出SQL语句。
在进行查询数据库操作方面, 本系统采用了比较先进的“连接池”来提供与数据库的连接服务。该解决方案是在应用程序启动时建立足够多的数据库连接, 并将这些连接组成一个连接池, 由应用程序动态的对池中的连接进行申请、使用和释放。对多于连接池中连接数的并发请求, 应在请求队列中排队等待。并且应用程序可以根据池中连接的使用率, 动态增加或减少池中的连接数。该技术尽可能的重用了消耗内存的资源, 大大节省了内存, 提高了服务器的服务效率, 从而能够提供更快的响应和支持更多的并发请求。
获取了数据库连接即可对数据库进行操作, 查询结果按照酸雨资料的Module进行数据封装, 最后显示到用户面前。
3. 小结
随着国家现代化建设对气象需求的不断增长, 气象特种观测项目也将越来越多。本系统通过建设数据库和Web发布平台, 可以对目前青岛市气象局开展的气象特种观测项目资料整编入库并实现灵活方便的检索查询功能, 这对于气象特种观测资料更好地应用于城市环境服务具有重要意义。本系统目前已经处于业务运行阶段, 但是还有许多需要改进的地方, 例如完善数据安全性检查、为数据查询语句编写存储过程来提高程序应用效率以及提供更友好的扩展功能接口, 增加新的特种观测项目如沙尘暴观测等。
参考文献
[1]中国气象局.酸雨观测业务规范[S].北京:气象出版社, 2005;27～77
自动气象站观测资料 篇11
随着城市化的发展, 临沭国家一般气象站 (下文简称临沭站) 现址周围观测环境日益恶化, 临沭站于2012年起着手搬迁工作, 2013年1月1日正式启动对比观测。本文将通过对临沭站新、旧站址的气温、风向风速、气压及相对湿度等气象要素的分析, 为迁站前后气象资料的合理利用和气候分析研究提供参考。
1 资料与方法
临沭站始建于1962年1月1日, 1999年1月1日搬迁到临沭镇三八岭 (即临沭县城沭河西大街121号) , 地势较高, 视野开阔。随着城镇化的发展及城市规划, 现站址周围高楼林立, 由原来的北外环郊区变为北城新区重点开发地段, 遂于2012年着手站址搬迁工作, 2013年进行对比观测。新站址位于现址北方约2 km的郑山镇北沟头村, 周围大部分为农田, 基本无障碍物, 具体位置变化如表1所示, 新旧站址周围环境差异对比如图1所示。
本文所用资料为临沭站2013年1月至12月新、旧站址对比观测期间的气象观测数据 (气温、气压、风向风速和相对湿度等要素的日数据) 。所用的分析方法主要是进行平均值的差异性比较, 同时利用统计分析软件SPSS17.0做2组样本 (新站、旧站) 平均值差异的T检验, 即检验2组样本间是否存在显著差异。
2 结果分析
2.1 平均气压差异分析
如表2、图2所示, 旧站址的月平均气压较新站址显著偏高, 1—12月气压差值在2.1~3.1 h Pa, 各月差值变化比较接近。新、旧站址12个月的平均本站气压变化趋势基本一致, 差值幅度变化仅为1.0 h Pa, 如图2所示。
进一步对2组数据进行独立样本T检验, 方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05, 属于方差齐性;均值方程的T检验sig (双侧检验) 值0.47大于0.05, 则说明新旧站址平均本站气压差异不显著。
2.2 平均气温差异分析
如表2、图3所示, 旧站址各月气温均高于新站址, 新站址的平均气温较旧站址偏低0.1~0.7℃, 7月差异最大。如图3所示, 新、旧站址气温日变化基本一致, 新站比旧站偏低比较有规律, 1—7月差异大于8—12月。
对2组数据进行独立样本T检验, 方差齐性Levene′sTest的sig值大于0.05, 属于方差齐性;均值方程的T检验sig (双侧检验) 值0.94大于0.05, 则说明新旧站平均气温差异不显著。
2.3 平均相对湿度差异分析
如表2、图4所示, 新、旧站址平均相对湿度差值变化较为明显, 1月、5月、10月新站址的月平均相对湿度低于旧站址, 其他月份均高于旧站址。月平均相对湿度差值在-2%~2%, 平均相对湿度差值变化幅度为4%, 如图4所示。
对2组数据进行独立样本T检验, 方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05, 属于方差齐性;均值方程的T检验sig (双侧检验) 值0.97大于0.05, 则说明新旧站平均相对湿度差异不显著。
2.4 平均风向、风速差异分析
如表2、图5所示, 新站址平均风速明显大于旧站址, 平均风速差值在0.4~0.9 m/s, 差值变化幅度为0.5 m/s;12个月中新站址大风出现日数为11 d, 旧站址仅为2 d。新站址年最多风向SSE, 频率11;旧站址年最多风向ESE, 频率15, 无太大差异。
对2组数据进行独立样本T检验, 方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05, 属于方差齐性;均值方程的T检验sig (双侧检验) 值0.01小于0.05, 则说明新、旧站平均风速差异显著。
3 新、旧站各气象要素产生差异原因分析
3.1 海拔高度对气象要素的影响
3.1.1 气压。
近地面层气压随海拔高度的升高而降低, 具体变化幅度可用拉普拉斯气压高度差简化订正公式AP=-AH/8来计算[5]。新旧站址海拔高度差为20.0 m, 运用该公式计算可得气压差为2.5 h Pa, 与实测值较为接近, 由此可认为产生气压差异的原因为海拔高度不同。
3.1.2 气温。
近地面层气温随海拔高度的升高而降低, 具体变化幅度可按平均温度垂直递减率0.65℃/100 m来计算[6]。新旧站址海拔高度差为20.0 m, 运用该公式计算可得气温差为0.13℃, 实测差值约为0.3℃, 二者有差异, 说明2站气温的差别不是仅由海拔高度变化引起。
3.1.3 风速。
在一定范围内, 随着海拔高度的升高, 风速逐渐增大。由于新站周围障碍物较少, 且海拔高度相对较高, 因此风度明显高于旧站址。
3.2 下垫面性质对气象要素的影响
3.2.1 气温。
旧站址地处城区, 下垫面多为水泥, 导热率和热容量很大, 新站址下垫面多为农田, 多被植被覆盖, 由于绿地有辐射冷却降温的作用, 且由于地-气热交换, 城区气温较郊区气温高, 导致新、旧站址有一定的气温差。
3.2.2 相对湿度。
新站址下垫面多为植被覆盖, 植物的蒸腾作用增加了空气中的相对湿度。同时, 植物的蒸腾作用会受到诸如温度、光照强度、空气流动等条件的影响, 在相同环境条件下, 日照增多、气温升高、风速增大会引起相对湿度减少。
3.2.3 风向风速。
旧站址下垫面的粗糙度较新站址大, 摩擦系数增大, 导致风速明显减小, 同时, 风向也变化无常。
3.3 观测环境对气象要素的影响
3.3.1 气温。
旧站址位于城区, 人口活动密集, 建筑物多, 车辆排放尾气等因素产生了热岛效应使大气温度增加, 而新站址位于城郊, 距离居民生活区较远, 受人类活动影响较小, 气温偏低。
3.3.2 风向风速。
旧站址周围建筑密集, 每一座建筑物都阻挡气流, 并在其背风面形成湍流, 从而使风速削弱[6], 再有因周围成排的建筑物阻挡出现静风频率较多, 因此台站周围的建筑物是造成新旧站址风向、风速差异的主要原因。
4 结语
通过对临沭站新旧站址资料对比可知, 新、旧站址本站气压、气温、相对湿度差异性不显著, 风速差异性显著;新站址本站气压、气温均低于旧址;风速均高于旧址;相对湿度大多月份小于旧站;风速大多月份明显大于旧站。气象要素出现差异的主要原因是由于新、旧站址海拔高度、观测环境、站址地形及测站下垫面性质不同等原因造成, 且海拔高度及观测环境的不同引起气象要素的差异尤为显著。
参考文献
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