贵州省印江县自动与人工日照观测对比分析研究

雷霆 白杨 张丹丹 张军

摘要 对比分析印江县2019年人工和自动日照数据，得出如下结论：（1）印江县2019年观测到人工日照972.9 h，自动日照993.7 h，人工和自动日照时数均是1月最少，8月最多;（2）印江县2019年逐日人工日照0 h天数为206 d，自动日照0 h天数为181 d，人工日照时数与自动日照时数呈明显正相关性，相关系数为0.98;（3）印江县2019年日照时数为1 045.8 h，日平均日照为2.87 h，8月日照时数最多为193.8 h，逐月订正值在0.5～9.6 h;（4）印江县2019年人工与自动日照均是春季日照时数最少，秋季日照时数最多，夏季和秋季自动日照时数高于人工日照，春季和冬季自动日照时数低于人工日照，即在夏季和秋季光电式日照计灵敏性和分辨率高于暗筒式日照计。

关键词 日照;相关系数;订正值

中图分类号：P412.14 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2020）08–0–02

Abstract By comparing and analyzing the artificial and automatic sunshine data of Yinjiang County in 2019， the following conclusions are drawn ：（1） In 2019， 972.9 hours of artificial sunshine and 993.7 hours of automatic sunshine were observed in Yinjiang County. The hours of artificial and automatic sunshine were both the least in January and the most in August. （2） In 2019， there were 206 days of artificial sunshine and 181 days of automatic sunshine on a daily basis in Yinjiang County. There was a significant positive correlation between artificial sunshine hours and automatic sunshine hours， and the correlation coefficient was 0.98. （3） The sunshine hours of Yinjiang County in 2019 are 1 045.8 h， the daily average sunshine hours are 2.87 h， the maximum sunshine hours in August are 193.8 h， and the monthly fixed value is between 0.5 and 9.6 h; （4） In 2019， both artificial and automatic sunshine in Yinjiang County are the least in spring， and the most in autumn. The automatic sunshine hours in summer and autumn are higher than artificial sunshine hours， and the automatic sunshine hours in spring and winter are lower than artificial sunshine hours. That is to say， the sensitivity and resolution of photoelectric daylight meter in summer and autumn are higher than that of dark cartridal daylight meter.

Key words Sunshine; Correlation coefficient; Correction value

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.08.034

日照觀测为地面气象观测工作的要素之一。目前，全国大部分台站仍以人工器测方式为主。新型自动日照计因跟踪架基本是时钟控制或直流电机控制，跟踪太阳的准确度不高，误差较大，使用该仪器获取的日照资料达不到准确性的要求，无法取代人工日照观测。通过对比分析日照自动观测数据与人工观测数据，提出新型自动气象站设备配置和测报软件方面存在的问题及具体的改进建议，达到日照自动观测能稳妥可靠地取代人工观测的目的。目前，国内气象部门除了在较高纬度地区使用聚焦式日照计 （又称康培司托克式日照计）记录日照时数外，大部分地区使用暗筒式日照计（又称乔唐式日照计），仍需要人工涂药、换纸和画线记录，与现代化观测的发展要求不相匹配。根据日照时数定义，直接测量直接辐射的辐照度是最准确的，但对跟踪装置要求较高，同时上下午需至少对光点1次[1]。张纬敏等[2]研究发现，直射表跟踪不准的差值比暗筒式日照计阈值不准的误差还大。刘娜等[3]研究发现，直接辐射表比暗筒式日照计观测记录平均偏低0.51 h。总体来讲，人工观测数据与自动观测数据仍然存在差异，但自动观测是未来发展的趋势，只有进行对比分析，不断修正误差值，才能使其达到日照自动观测能稳妥可靠取代人工观测的目的[4-5]。

1 资料与方法

通过对印江县2019年人工与自动日照进行对比分析，订正印江县2019年逐日自动日照，并作相关分析，统计逐月、各个季节的自动日照订正值。

2 研究成果

2.1 印江县逐日日照特征

对印江县2019年1—12月逐日人工和自动日照进行统计分析，人工日照0 h天数为206 d，自动日照0 h天数为181 d;7月、8月人工日照出现0 h天数最多，为27 d，8月自动日照出现0 h天数最多（27 d）;印江县人工日照2019年日平均日照时数是2.67 h，1月日平均日照时数最少（0.14 h），8月日平均日照时数最多（5.95 h）;自动日照2019年日平均日照时数是2.72 h，1月日平均日照时数最少（0.15 h），8月日平均日照时数最多（6.13 h）。

根据统计分析，印江县2019年人工观测日照6月3日出现最长日照时数12.5 h，自动观测日照7月3日出现最长日照11.9 h，对2019年印江县逐日人工日照时数与自动日照时数进行相关性分析，发现二者呈明显的正相关性，相关系数r=0.98，达到了显著性检验水平。

统计分析人工和自动观测日照大于0 h天数，对人工与自动观测日照时数做差值处理，人工日照与自动日照差值在-3.9～3.2，其中有97 d人工日照时数高于自动日照时数即逐日人工日照与自动日照的差值为正值，合计52.1 h;有101 d人工日照时数低于自动日照时数即逐日人工日照与自动日照的差值为负值，合计72.9 h，只有8 d人工日照时数与自动日照时数相同（图1），即在逐日日照观测数据中，光电式数字日照计观测到的自动日照敏感度更高。

按照人工日照与自动日照的逐日差值对自动日照时数进行订正，即以正值订正自动日照时数形成订正日照值。对订正后印江县2019年日照时数值进行统计分析，印江县2019年日照时数为1 045.8 h，日平均日照为2.87 h;逐月日照时数为5～193.8 h，8月日照时数最多（193.8 h），1月日照时数最少（5 h），秋季出现日照时数最多，逐月订正值在0.5～9.6 h，订正后逐月日平均日照时数在0.16～6.25 h。对印江县2019年人工日照、自动日照、订正自动日照进行对比，订正后的自动日照值按照人工与自动日照差值正值进行订正，所以日照时数曲线是最高的。

2.2 印江县逐月日照特征

对印江县2019年1—12月逐月人工观测日照和自动观测日照值进行统计，全年观测到人工日照972.9 h，自动日照993.7 h，印江县2月、9月、10月、11月、12月人工日照时数值比自动日照时数值高0.5～8.1 h，其中11月人工日照比自动日照高8.1 h;1月、3—8月人工日照时数值比自动时数值低0.1～12.2 h，其中7月人工日照比自动日照低12.2 h。由此可表明，2月、9月、10月、11月、12月人工日照时数高于自动日照时数，即这5个月暗筒式日照计观测到的日照敏感度更高，其余月份光电式数字日照计观测的日照敏感度更高。

印江县2019年1—12月逐月人工日照时数是4.4～184.4 h，其中1月日照时数最少（4.4 h），8月日照时数最多（184.4 h）;逐月自动日照时数是4.5～190.1 h，与人工日照相同，1月日照时数最少（4.5 h），8月日照時数最多（190.1 h）。

2.3 印江县各季节日照特征

印江县2019年人工日照春季日照时数最少（108.4 h），秋季日照时数最多（472.2 h）;印江县2019年自动日照春季日照时数最少（108.4 h），秋季日照时数最多（486.2 h）;夏季和秋季自动日照时数高于人工日照，春季和冬季自动日照时数低于人工日照。即在夏季和秋季光电式日照计观测到的日照敏感度更高，春季和冬季暗筒式日照计观测到的日照敏感度更高。

3 研究结论

印江县2019年观测到人工日照972.9 h，自动日照993.7 h，人工和自动日照时数均是1月最少，8月日照时数最多。

印江县2019年逐日的人工日照0 h天数出现206 d，自动日照0 h天数出现181 d。人工和自动日照均在8月出现0 h天数最多（27 d），且8月日平均日照时数最多。人工日照时数与自动日照时数呈明显的正相关性，相关系数为0.98。

本项目将印江县2019年人工日照与自动日照的日差值正值作为订正值，对逐日自动日照数据进行订正，形成订正日照数据，印江县2019年日照时数为1 045.8 h，日平均日照为2.87 h， 8月日照时数最多（193.8 h），统计出逐月订正值在0.5～9.6 h。

印江县2019年人工与自动日照均是春季日照时数最少，秋季日照时数最多;夏季和秋季自动日照时数高于人工日照，春季和冬季自动日照时数低于人工日照，即在夏季和秋季光电式日照计灵敏性和分辨率高于暗筒式日照计。

根据以上研究结果，认为春季和冬季应该按照订正值对自动日照进行订正，使日照数据代表性更高。

参考文献

[1] 气象局.地面气象观测规范[J].北京：气象出版社，2003（3）：56–59.

[2] 张纬敏，谭月香.日照计测量误差探讨[J].气象，2000，26（5）：17–19.

[3] 刘娜，任芝花，余予.直接辐射表与日照计观测日照时数的差异评估[J].气象，2015，41（1）： 68–75.

[4] 孟庆勇，旺堆.DZZ5新型自动站直射表日照观测与人工观测对比[J].气象科技，2015，43（3）： 417–421.

[5] 廖桉桦，顾人颖，王杰.暗筒式日照计与CSD3自动日照仪数据对比分析[J].浙江农业科学，2018 （1）：88–90.

责任编辑：黄艳飞