自動與人工觀測數據差異分析

觀測時間產生的差異

    地面氣象測報規范要求人工觀測在觀測時次的45～60分鐘之間完成氣溫、濕度、降水、風、氣壓、地溫的觀測,而自動站是在00～01分鐘內按一定的順序瞬間完成各項目觀測的。人工觀測靠觀測員逐項進行,觀測時間跨度較大；由于近地面氣象要素隨時間而變化,人工觀測和自動觀測時間上的不同步導致兩種觀測結果出現差異,而且這種差異隨氣象要素的時間變化速率和變化幅度大小而不同,一般而言,氣象要素隨時間的變率越大則自動站與人工觀測數據間的差異越大。

時次差異 

    自動氣象站安裝在有人值守的氣象臺站使用時,它都是每小時存儲觀測記錄一次,一天共24次；有特殊要求的自動氣象站,如中小尺度監測站等,觀測時次更多。由于觀測時次的增加,就能獲取更多有用的氣象信息。在我國,采用的觀測時制是北京時,由于我國幅員遼闊,不同的臺站,不同的觀測時次所觀測到各類平均值存在著不能忽略的差異。以溫度觀測為例,4次觀測、8次觀測、24次觀測所得到溫度平均值是有差異的。部分臺站4次觀測與24次觀測的同月的月平均溫度可相差0.6 ℃；年平均溫度可相差0.2 ℃。不言而喻,觀測時次越多測量的資料越具有代表性,而自動氣象站正好能做到這一點。

儀器原理差異

    自動氣象站中使用的氣象傳感器與人工觀測用的儀器在原理上是不同的。自動氣象站的傳感器有較小的時間常數,可以觀測到大氣中比較小卻有意義的波動使所得到的極值更具有代表性。自動氣象站的傳感器有較高的分辨率,更能滿足用戶的需求,而且這些傳感器大多有較高的測量準確度。

氣象要素出現差異的情況 

    氣溫在大氣中的波動相對較大。而且太陽輻射造成的輻射誤差也不能忽略。因此不能簡單地、隨意地將單個對比數據進行比較,而要看一個較完整的資料系列的對比結果。這是因為大氣中氣溫的不確定性。相對濕度在人工觀測中,氣溫在-10.0℃以上,使用百葉箱干濕表,測出來的相對濕度,出現偏大的系統誤差。在-10.0℃以下,用毛發表測濕,誤差很大。在自動氣象站中,用濕敏電容全程測濕,其測量原理與人工觀測差別很大。濕敏電容在相對濕度為80%以下時,線形度好,測濕性能較好。在低溫下,濕敏電容的測濕性能明顯地優于毛發表。但濕敏電容在相對濕度為80%以上時,開始出現非線性,使用時應予以校正。而在相對濕度接近100%時,出現明顯失真,這種情況在高溫、高濕下更為明顯。雖然可以通過軟件予以糾正,但它此時降濕速度明顯下降。

觀測環境和方式造成的差異

    人工和自動站一般處于同一觀測場,但兩者在有些項目的觀測環境還是存在差異的,這也必然造成觀測數據存在差異。人工站冬季氣壓觀測數據受到室內供暖情況的影響,氣溫表讀數時受人體溫度的影響,濕球紗布的清潔度對濕度計算也有影響,這些觀測環境對人工觀測的數據都有一定的影響。氣壓表和氣壓傳感器的安裝位置存在著較大的高度差,因此當自動站氣壓缺測用人工站代替時,必須進行高度差訂正,重新計算海平面氣壓。