大型蒸发自动观测系统误差分析

范存飞++赵宇++殷宇飞++侯波++张鹏

摘要 通过分析2014—2015年新宾国家基本气象站大型蒸发自动观测数据和人工观测数据，比对数据差异性，结合风速、降水和日照等要素，分析大型蒸发的日数据规律，找出大型蒸发数据的系统误差因子，并分析各项因子对数据的影响程度。

关键词 大型蒸发；系统误差；地面测报；自动气象站

中图分类号 P412 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）16-0206-01

从2012年起，新型自动站在全国范围内推广，蒸发数据、固态降水数据和能见度数据等人工观测要素实现了自动化观测。不同因素均可影响观测资料的稳定性，其中观测方式的改变是其中最重要的一个原因。国家气象局相关观测规范明确指出：在观测自动化进程中，需要开展一定时间的对比观测，对观测资料进行质量评估，确保观测数据的可靠性。很多观测站在实际工作中发现，大型蒸发自动观测数据存在不稳定性，易受其他因素影响，存在明显的系统误差。新宾国家基本气象站2013年5月安装了华云气象仪器厂生产的DYYZII型CAWS3000新型自动站，2014年1月1日正式投入业务使用。

为了给业务工作提供一定的帮助，该文对新宾国家基本气象站的大型蒸发自动观测数据和人工观测数据进行对比分析。

1 研究方法

选取新宾国家基本气象站2014年5月1日到2014年10月31日和2015年5月1日到2015年10月31日期间逐日大型蒸发观测数据，对该时段内的数据进行质量分析，剔除明显错误数据。挑取对比差值超过人工测量订正值上限的数据作为分析数据。通过本文中的对比差值是指每日20：00自动站大型蒸发测量值与人工测量值之差。新宾地区冬季采用小型蒸发人工测量方式，大型蒸发停用，故只采用非结冰期数据进行对比分析。

2 要素分析

2.1 风速

2.1.1 影响。作为连通管方式的大型蒸发仪器，风速对被测水平面的扰动明显，所以风速对自动观测数据的影响非常大。

2.1.2 数值分析。剔除采样数据中有降水类现象影响的数据，剔除有明显错误的数据，实际采样天数为148 d，对剩余目标数据进行分析：①风速0～4 m/s。该风速区间内日数为111 d，占实际采样天数的75.2%。该风速区间内，大型蒸发自动观测数据与人工观测数据的平均误差为7%（最小误差为0%，2015年7月11日，人工测量值为31，自动观测值为31；最大误差为11%，2014年9月22日，人工测量值为33，自动观测值为37）。②风速5～10 m/s。该风速区间内日数为28 d，占实际采样天数的19.2%，该风速区间内，大型蒸发自动观测数据与人工观测数据的平均误差为22%（最小误差为6%，2014年6月3日，人工测量值为39，自动观测值为42；最大误差为30%，2014年8月8日，人工测量值为40，自动观测值为52）[1-3]。③风速11～17 m/s。该风速区间内日数为6 d，占实际采样天数的4.3%，该风速区间内，大型蒸发自动观测数据与人工观测数据的平均误差为28%（最小误差为20%，2014年8月28日，人工测量值为32，自动观测值为39；最大误差为36%，2014年5月18日，人工测量值为30，自动观测值为41）。④风速17 m/s以上（大风）。采样时段内共计2次无降水大风天气，分别为2014年6月2日和2105年5月16日，误差分别为33%和34%。

2.1.3 分析结果。自动观测值系统误差随着风速的提高而升高。在0～4 m/s区间，误差值随着风速的提高而升高的现象不明显，风速对该区间系统误差影响比较小。在5～10 m/s区间，系统误差随风速的提高而明显升高，升高曲线平滑，说明风速对该区间系统误差影响较大。在11 m/s以上区间，系统误差较5～10 m/s区间有所提高，但系统误差相对稳定，并不随风速的升高而进一步加大，系统误差在11 m/s左右达到峰值[4]。

2.2 降水

2.2.1 影响。按照蒸发的相关规定，降水持续期间，蒸发值记为0，但是作为连通管方式的大型蒸发仪器，降水对水面扰动明显，较大程度地影响大型蒸发观测数据。

2.2.2 数值分析。剔除有明显错误的数据，降水采样日数为136 d，剔除无效降水日数28 d（降水量小于1.0 mm）。实际降水日数为108 d，其中1～10 mm降水量区间77 d；11～20 mm降水量区间17 d；21～40 mm降水量区间11 d；41～80 mm降水量区间2 d。①非阵性降水：1～10 mm降水量区间平稳降水52 d（分钟降水量小于0.2 mm，小时降水量小于6.0 mm）。11～20 mm降水量区间平稳降水12 d。21～40 mm降水量区间平稳降水8 d。共计72 d均为雨强较小的平稳降水，大型蒸发平均系统误差为7%（最小误差0%，最大误差10%）。通过对降水量的分析发现，降水量与大型蒸发系统误差没有相关性，降水量的大小对蒸发观测没有明显影响。②阵性降水。阵性降水共计35次，分钟降水量大于0.5 mm降水18次，小时降水量大于20 mm降水量8次，阵性降水雨强大于中雨的19次。大型蒸发平均系统误差为18%（最小误差14%，最大误差27%）。随着阵性降水雨强的增大，大型蒸发系统误差明显提高[5-6]。

2.2.3 分析结果。通过对降水的分析发现，降水量对大型蒸发系统误差没有明显影响，但是雨强对大型蒸发系统误差有明显影响，雨强越大系统误差越大。

3 结论

通过对风速和降水2种要素的分析发现，风速越大，大型蒸发系统误差越大，雨强越大，大型蒸发系统误差越大，出现该现象的问题在于大型蒸发的构造和测量原理，连通器类型的大型蒸发仪器对测量水平面要求较高，而风和降水都对水面扰动较大，故这2种要素对大型蒸发的系统误差影响较大[7-13]。

4 参考文献

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