地面自动站观测资料三级质量控制业务系统的研制

随着我国气象台站地面自动气象观测系统的逐步布设,地面自动站观测资料质量控制系统的研制亦成为业务急需。2004年开始,研制由台站,到省级、国家级资料部门的地面自动站观测资料三级质量控制业务系统。各级质量控制系统融合了自动控制技术和交互式应用技术,允许在必要时对疑误资料进行详细的人工分析、判断与修正。文章介绍了整个质量控制系统的业务流程设置、质量控制技术以及质量控制信息。

基于Internet的远程视频监控在自动站观测系统中的应用

结合远程视频监控技术,通过采用ADSL线路和利用动态IP实名解析及反向视频解码卡进行自动气象站远程视频监控系统的建设,弥补了自动站在云和能见度等天气现象观测中的不足,在气象探测环境保护和实景监测中发挥了作用。

区域土壤水分与人工和自动站观测数据对比分析

利用2020年6月1日至12月31日山东泰安、云南大理和新疆乌兰乌苏3个站点区域土壤水分观测数据,采用相关性分析和差值分析等方法,分别与同期人工观测数据和自动站观测数据进行对比,并对观测结果逐层进行准确性分析。对比分析结果表明:区域土壤水分观测数据普遍大于人工和自动站观测数据,区域土壤水分观测数据与人工和自动站观测数据之间具有较高的相关性,相关系数的最小值均出现在40 cm土层,它们所反映的土壤湿度随时间变化趋势一致;区域观测数据与人工观测数据各土层的平均差均<0.1,与自动站观测数据之间的平均差在40 cm土层相对其他层次较大。以上表明,区域土壤水分自动观测仪对土壤水分的感应观测结果与自动站观测、人工观测的结果趋势基本保持一致。分析结果可为评价区域土壤水分自动观测仪的监测能力、资料的应用价值与服务效益提供参考。

高时空分辨率自动站温度观测资料自主质量控制研究

中国地面自动站观测系统的建设日趋完善,目前已建成六万多个自动气象观测站点。严格的质量控制是自动站资料有效应用的前提条件,然而如何分辨高分辨率自动站资料中的局地小尺度天气信息和错误资料导致的局地变化特征一直是自动站质量控制的难点。本研究在分析地面温度空间尺度特征和误差分布特征的基础上,建立了仅依赖观测资料的EOF(Empirical Orthogonal Function)地面温度观测质量控制方法。研究利用2022年1月和5月的地面自动站温度观测资料,进行了质量控制试验,并对比了质量控制前后自动站观测资料和CRA40(CMA's global atmospheric Re-Analysis)资料中的地面气温差异特征。结果表明:建立的观测资料自主质量控制方法可以有效地识别错误观测资料,很好地避免了背景场误差、陡峭地形和局部天气变化对质量控制的影响,质量控制后的自动站温度与CRA40资料的地面温度差异明显减小,空间相关性也有明显提高,证明质量控制能够有效剔除错误资料并提高自动站资料的空间连续性。

雷达观测的渤海湾海陆风辐合线与自动站资料的对比分析

为了研究渤海西岸海陆风的演变规律,应用天津新一代天气雷达结合地面自动气象站实时资料,统计分析2007年晴空环境下,雷达监测到的由渤海湾海陆风导致的28次边界层辐合线的生消、演变规律,并研究雷达观测的海陆风辐合线与自动站观测的渤海湾海陆风的对应关系。结果表明:(1)雷达探测的沿海岸线形成的边界层辐合线对应的就是渤海湾海陆风辐合线;(2)海陆风辐合线只有在每年的5—9月才能在雷达上观测到,而且主要集中在6—9月;(3)晴空环境下,当较强的一条海陆风辐合线沿海岸线或在海上生成后移过雷达站,或直接生成在雷达站西北侧时,自动站观测显示陆风转为海风;(4)雷达探测的海陆风辐合线强度越强,且其垂直伸展高度越高,对应的自动站观测的海风风速越大。

基于自动观测气象站的合肥市城市热岛分析

利用合肥市自动气象观测站2007年1～12月资料,分析合肥市城市热岛。结果表明,不同月份合肥市的热岛有不同的表现。无论是月平均最低气温还是月平均最高气温,合肥的城区中东部在5、6和12月份一直处在城市热岛中心;合肥热岛强度在8、9月份一直很强,不同的是从月平均最高气温上来看热岛中心集中在合肥的中部地区,从月平均最低气温上来看热岛中心则移至中东部。

海洋站自动观测系统数据异常的检查方法研究

本文结合海洋站一线工作实际,通过对海洋站自动观测系统的研究,针对如何发现自动观测数据可能存在的数据缺失和异常情况,通过实时监控、数据资料的比对分析以及质控软件等手段,提出了海洋站自动观测系统数据异常的几种检查方法。

基于EOF的高时空分辨率自动站温度观测资料质量控制

随着我国气象自动化观测技术的发展,全国已经建成了70000多个自动观测站点,全面实现了气象观测自动化。自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长,这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。利用江苏省气象局提供的2019年12月1日00时—7日23时共168个时次的地面自动站温度观测资料,及ECWMF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的ERA5(ECMWF Reanalysis V5)再分析资料中的温度格点资料作为背景场,结合常规质量控制方法及EOF(Empirical Orthogonal Function)质量控制方法,建立了适用于高时空密度的地面温度资料质量控制方法,并对我国中东部地面自动站温度观测资料进行质量控制试验。结果表明,在利用常规质量控制方法剔除观测资料中明显异常的资料后,针对自动站高密度的特点,通过选择合适的分析区域,EOF分析方法可以很好提取有组织的观测系统信息,从而保证剩余信息更好地满足随机分布特点,利用随机概率分布特点就可以很好剔除异常观测资料,并且可以避免天气变化的影响。

自动气象站观测数据与人工观测数据的比较分析

对费县气象站人工观测资料和自动观测资料进行对比分析。结果表明 :自动观测测得地面气温偏高 ,湿度、风速偏小 ,两种观测的降水量差值不大 。

同化自动站资料建立三峡地区2014年1月高分辨率温度场的模拟研究

利用WRF(Weather Research Forecast)模式及其自带的Nudging同化系统,结合通过质量控制的三峡地区2 588个自动站的2014年1月观测资料,进行同化自动站观测试验,建立了三峡地区3 km高分辨率气温场,并与加入NCEP稀疏观测站点的稀疏场试验和未同化试验在月平均温度场和逐时温度变化两个方面进行了综合对比分析。结果表明:与未同化试验相比,同化自动站观测后,大部分地区平均气温场偏差减小至±0.5℃以内;平原、丘陵、山区气温逐时绝对偏差均减小至1℃以内,逐时气温的相关系数超过0.9,偏差范围减小1.14℃以上,均方根误差减幅达0.55℃以上;同化自动站观测后,泰勒图中平原和丘陵的相对标准差接近于1,山区减小至1.11。同化自动站观测试验的结果优于同化稀疏场试验,较好地建立了三峡地区2014年1月气温场,为该地区建立高分辨率温度场提供了有效参考。

鱼塘自动观测气象站数据处理软件的设计与实现

由广东省气象探测数据中心自主研发的鱼塘自动观测气象站已经在广东省农气站投入运行,有别于传统的鱼塘气象观测设备硬件架构。文章详细介绍了鱼塘自动观测气象站数据处理软件,基于多线程并发处理和串口通信技术。通过设计观测数据采集、要素数据分析提取、参数远程设置等功能模块,实现实时显示设备的观测数据以及运行状态,有效提高了鱼塘综合气象环境的监测能力及服务效率。实际应用效果表明,该软件运行稳定可靠,较好地满足了业务需求。

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℃。

黔南州2019年人工与自动站日照数据对比分析

该文利用黔南州12市、县2019年自动站与人工的日照观测月整编数据从理论上分析黔南州自动站与人工日照观测数据之间的差异,结果表明:黔南州12个国家观测站点中1—12月自动站观测的小时日照次数均高于人工观测到的次数;自动站观测的小时日照次数从1月起表现为明显、稳定的逐月上升趋势,并在8月达到全年峰值;在观测小时日照时数时,人工与自动站的观测数值接近,误差小。总体来讲,光电式日照计比暗筒式日照计有着更好的感光能力,所以自动站的日照观测数据更为客观和准确,但二者之间的日照观测数值仍有着较强的相关性。

DFC3型光电式数字日照计与暗筒式日照计观测数据的差异分析——以电白国家基准站为例

该文对电白2019年7月—2020年6月的人工与自动观测日照数据作对比分析,特别是对日出日落时段的日照数据差异进行较详细的分析。结果表明:自动观测日照总时数稍小于人工观测日照总时数;两者有较好的一致性,月日照总时数显著相关,呈现出一定的季节性差异;逐日日照差值主要集中在-1~1 h之间;在日出日落时段,较低能见度和较大相对湿度对人工观测日照数据有较大影响;在气温较高、云系变化快的季节和时段,人工操作不当可能加大与实况的误差,使得人工观测日照数据比自动偏多;在阴雨天或日出日落时段,受自动仪器灵敏度更高及人工操作影响,人工观测日照数据比自动偏少。由此可见自动仪器明显比人工精度高、性能稳、更加灵敏。建议在进行该要素质控和误差订正时,应分不同时段不同天气状况进行。

自动观测替代人工观测对气象要素资料均一性的影响分析及订正

利用t检验法对青海省海西所属7个站气温、气压、相对湿度、平均风速、0~320cm地温年平均值序列进行显著性检验;在人工与自动观测资料对比差值分析的基础上,建立人工与自动观测要素间的回归方程,对年序列差异显著的要素进行回归订正和效果对比分析。结果表明,自动替换人工观测对海西7个站各气象要素年平均值序列均一性产生了不同程度的影响,多个站多个要素不连续;统计人工与自动观测要素资料月平均对比差值,用一元线性回归法进行订正,订正后的序列基本消除了自动观测替换人工观测的差异,实现了观测资料的均一性和延续性。

肇源新型自动土壤水分观测仪与人工平行观测资料对比分析

采用对比差值、差值概率等方法对肇源2012年5月3日-11月13日期间GStar DZN2型自动土壤水分观测仪与人工平行对比观测的土壤湿度资料进行统计。结果表明,人工与自动观测资料的一致性在20和40 cm土层表现最好,60 cm土层表现最差,总体上人工观测值高于自动观测值。

地面气象观测要素探析

气象要素是气象部门开展地面气象观测的重要内容,包括气温、湿度、降水、气压、日照、风向风速等。本文对气象观测中的几个主要气候要素进行分析探讨,为做好天气预报、气候分析以及有关科学研究积累准确、有效的气象要素基础资料。

实时综合观测资料在灾害性天气监测预报中的应用

省际资料实时共享极大地提高了各省市(区)获取周边地区气象资料的时效性,通过对台站周边站点进行实时监控处理,可及时发现致灾性天气,通过与实时雷达图进行对比分析,能有效及时的发现灾害性天气的落区,并可对其将来的走势及影响区域做出一个合理的预判,从而有效地提高了灾害性天气的预警效率。

龙口自动站与人工站观测气温的对比分析

利用龙口市国家基准气候站2008年自动站与人工站的气温平行观测资料,对比分析了自动站与人工观测的气温差异特征,探讨了差异与气象要素之间的关系.结果表明:①自动站观测气温基本高于人工观测气温;夏半年的差异较大,冬季差异最小;白天的差异较大,夜间的差异较小.②测温元器件的器差(系统偏差)与观测时间的不一致性是存在差异的主要原因.③气温较低时对比差异较小,气温较高时差异较大;当日平均气温在0～10℃时对比差异随温度的升高显著增大;随着风速的增大气温对比差值呈显著的减小趋势;云量及降水量与气温对比差的关系不显著.

地面和卫星降水产品对台风莫拉克降水监测能力的对比分析

本文以2009年台风莫拉克为例,利用分布密集的自动站观测降水资料比较分析了国家气象信息中心研发的地面降水分析产品CPAP和卫星反演降水产品CMORPH、FY2C等对强天气过程降水的监测能力。结果表明:CPAP准确地把握了这次台风登陆过程中降水的空间分布和强度,但由于海洋区域无站点分布,CPAP无法展现一个完整的台风降水空间结构;CMORPH能够合理地描述完整的台风降水空间结构及其演变特征,但与地面观测相比,其降水中心的位置差异较大,且量值普遍偏低;FY2C的降水在陆地与海洋出现了严重的结构不连续的现象,对台风降水空间结构的描述不如CMORPH合理。由此可见,选择对降水空间结构描述完整且合理的卫星降水产品与精度较高的地面观测降水融合,结合两者的优势,是发展高质量降水分析产品的一种有效途径。