乌鲁木齐地区自动与人工观测降雨量的差异及相关性分析

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自动气象站与人工观测的数据对比分析

部门实验室内标定的；水银气压表的读数要经过而
订正后才得出本站气压且一直沿用旧的计算公式，该公式计算的重力加速度有较大误差，０４年颁布２０
所用资料取自２００３年１月至２００４年１２月兖
州市气象局自动气象站与人工站平行观测期间的地
动采集、传输、和存储，计算确保了地面自动气象站业务的正常运行和气候资料的连续使用，保证了自动
站采集资料与人工观测资料有机衔接。
１基本资料
不同而带来的气压差为０Ｏ～００２ｈａ；自．１．１Ｐ【 ③
动站的气压传感器直接测出本站气压，它是在计量
《地面气象观测规范》后才采用新的重力加速度公
式：
‰ ．＝＾．０— ３．８ × １一ｈ＋０６０。
面气象资料。自动站观测数据为正点时刻观测值，人工观测数据取自正点前１ｎ的某个固定时刻。５ｍｉ
２各气象要素差值分析
１１８×１一（．１０ｈ—ｈ）
如．９８６０＝．０２×ｌ１—２６４．４２×１一ｃｓｃ０ｏ２ｏ＋５８×１ — （ｏ２．０ｃｓ叫）］
各要素差值定义为：ｚ＝人工站数值一自动站 △
作名ａ－：ｆ介王晓默，，９３年牛，ｒ，￣男１８助理工程师，主要从事地面测报工作，ｍａ：ｍ７６１９２６ｃｏｍＥｉｗｘ１８３０＠１３ｌ
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第３５卷第４期

1988—2017年乌鲁木齐市降水变化特征分析

资源与环境科学现代农业科技2018年第16期降水量大小和分布时间是影响区域经济和环境的重要因素。

全球气候变暖已引起世界各国政府的重视,并且展开了不同层面的研究。

乌鲁木齐市位于天山北麓、准噶尔盆地南缘,地处亚欧大陆腹地,是距离海洋最远的城市,属中温带大陆性干旱气候。

受全球气候变化影响,近年来乌鲁木齐市年降水量发生了较大变化[1-2]。

农业生产离不开适宜的气候条件,研究地方降水演变特征,掌握乌鲁木齐市降水变化规律,合理利用当地农业气候资源,趋利避害,对于发展现代化农业非常有利[3-4]。

本文通过年、月降水分布,研究近30年乌鲁木齐市年、季降水量和月降水日数变化特征,以期提高气候预测水平及以气候变化为背景的强降水短期预测能力。

1资料与方法本文对1988—2017年乌鲁木齐市气象台记录的降水数据资料进行研究,分析近30年乌鲁木齐市年、季降水量和降水日数。

季节划分:春季为3—5月,夏季为6—8月,秋季为9—11月,冬季为12月至次年2月。

2结果与分析2.1降水量年际变化特征1988—2017年乌鲁木齐市平均降水量为310.8mm ,年降水量最大值出现在2007年,为419.5mm ;最小值出现在2008年,为171.8mm ;降水幅度差为247.7mm ,说明年降水量变化波动较大。

但总体上近30年乌鲁木齐市年降水量呈增多趋势(图1)。

2.2降水量季变化特征根据1988—2017年乌鲁木齐市降水量资料分析春、夏、秋、冬4季降水量年代际变化特征。

21世纪10年代冬季平均降水量最高,为52.2mm ,均较20世纪90年代冬季降水量(40.9mm )和21世纪00年代冬季平均降水量(46.1mm )高。

近30年春季降水量最小值出现在1991年,为27.7mm ;春季降水量最大值出现在1998年,降水量达200.2mm ,春季降水量相差172.5mm 。

近30年来夏季降水量最大值出现在2007年,为177.9mm ;最小值出现在2014年,仅33.5mm ,降水量相差144.4mm 。

浅析地面气象人工观测与自动观测数据差异

２４雨量．
自动气象观测与人工气象观测仪器感应元件、测量原理和数据采样方式等方面不同，此观测数因
据有差异是必然的。人工观测温度、度、压数据湿气
自动气象站利用翻斗带动磁铁运动，吸合干簧
管，生通断信号来记录降水量的：工记录是定产人
时观测人工器具量取３自动观测记录与人工观测记录差值大于标准的
分析与处理
是瞬时值，风速２分钟平均值。自动气象观测温度、
湿度、压、气地温每分钟采样６次，掉一个最大值去和・最小值，下４次采样值求算数平均；速个余风每秒采样１次，求３秒、２分钟、０分钟滑动平均１
续跟踪观测对比．进行必要的分析处理并
２观测仪器与观测原理产生的差异
速，原理是风带动发电机产生电流，电流大小来以计算风速：自动风速传感器是通过风带动磁棒盘旋转，经过霍尔电路处理脉冲信号，算出风速。数字计信号无时间和温度漂移，精度高。由于二者的构造、原理、度不同，造成测值不同。精易
２．温度、度２湿
自动气象观测通常采用铂电阻温度传感器测定温度，度变化铂电阻输出电量发生变化，采集处温经理来测量温度，电阻对温度变化的灵敏度高于水铂

乌鲁木齐市近10年气温及降水变化特征分析

Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．Ｂｕｌ１．２０１６，２２（２３）
，
乌鲁木齐市近１０年气温及降水变化特征分析
葛欢欢
（新疆师范大学地理与旅游科学学院，新疆乌鲁木齐８３００５４）
的变化趋势，结果表明各地区间降水量的增加并不是同步的进行，而是有的地区降水增加很多，有的地区则无明
市２００４－２０１３年每日平均气温、日最高气温、日最低气温、２０：００至次１３２０：Ｏ０降水量的ｌ０年气象资料。应用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＯｆｆｉｃｅＥｘｃｅｌ简单分析了乌鲁木齐市１０年间气温
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙａｎｄＴｏｕｒｉｓｍＳｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ￣ｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００５４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｕｒｕｍｑｉｆｒｏｍ２００４ｔｏ２０１３，ａｔｏｔａｌｏｆｔｅｎｙｅａｒｓｏｆｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａ，ＵＳ－ｉｎｇｔｈｅｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏａｎｌｙａｚｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｅｎｄｅｎｃｙ，ｔｈｅｃｌｉｍａｔｉｃｍｅａｎｖａｌｕｅａｎｄｍｏｎｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｕｒｕｍｑｉｒｅｇｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｃｌｉｍａｔｅ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｉｎｎｅｒｌａｙａｄｅｃａｄｅ，ｔｈｅＵｒｕｍｑｉｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｉｓｎｏｔｂｉｇ，ｕｐｔｏ０．７ｏＣ．Ｔｏｔａｌｎｎａｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｈａｓａｔｅｎｄｅｎｃｙｔｏｉｎｃｒｅａｓｅ，ｂｕｔｔｈｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｉｓｎｏｔｂｉｇ，ａｂｏｕｔｌｅｓｓｔｈａｎ５ｍｍ．

三种雨量观测仪观测降水的差异对比分析

三种雨量观测仪观测降水的差异对比分析本文根据一些降雨数据资料，对比分析了称重式雨量传感器、翻斗式雨量传感器以及人工观测雨量传感器三种雨量观测仪器的数据差异，并对引起差异的原因做了分析。

标签：雨量观测仪；差异；分析对于雨量的观测，可以对旱情检测、防汛抗洪工作以及农作物生产都能起到很大的帮助作用。

一般传统的观测降水方法都是人工的，而随着科技的不断进步，对于降水量检测数据的准确性要求越来越严格，逐渐产生了自动型观测仪器。

本文对三种仪器的测量数据进行了比较分析。

一、称重式雨量传感器与翻斗式雨量传感器观测降水对比本文选用水文局观测场的3种降水观测仪器得出的资料进行分析，从而找到产生误差的原因，提高降水量资料的准确性。

如图一，是称重式雨量传感器与翻斗式雨量传感器得出的有效降水观测资料对比图。

从图中我们可以得到，称重式雨量传感器比翻斗式雨量传感器得到的数值相对偏低，但平均差值也不是很大，在可以接受的范围之内。

二、三种雨量观测仪器整点雨量值分析对三种雨量观测仪器在同一时间得到的数据进行分析，可以使结论更具有科学性与合理性。

如图二，是三种雨量观测仪器在同一时间得到的数据对比图。

从图中我们可以得到，称重式雨量传感器得到的数据一般比人工观测雨量传感器得到的数据偏小，而翻斗式雨量传感器得到的数据一般比人工观测雨量传感器得到的数据偏大。

相对而言，翻斗式雨量传感器与人工观测雨量传感器得到的数据偏差较小，更为接近。

三、三种雨量观测仪器出现误差的原因分析以下分别论述称重式雨量传感器、人工观测雨量传感器、翻斗式雨量傳感器产生误差的原因以及针对这些产生误差的原因提出一些维护措施，希望在今后的观测中这三种观测设备得到的数据更加精确。

1、称重式雨量传感器误差分析称重式雨量传感器是一种可以自动测量雨量的设备，它既可以作为自动观测仪进行单独使用，也可以接在自动水文站上使用。

由于它的测量原理是通过质量变化的快速响应来测量降水量的，因此存在多种因素可能导致数据存在偏差，包括露、霜、灰尘等，都会影响测量的精确性。

自动站与人工站雨量对比分析

雨量采集持续到正点，人工观测与自动采集时间有差异，当降雨较大时，两者的日雨量就会有较大的
误差。
的，占总数的６．。随着降水量级的增大，自动８７
站雨量大于人工站雨量的次数增多。
４３４仪器误差自动站雨量采集是靠翻斗扫描．．
雨量小于５Ｏ．ｍｍ时，自动站与人工站雨量引起误差，大多数是由人工站雨量大于自动站雨量而引起
有少量的降水滞留或附在储水瓶内，雨量偏小，使在低量级降水中也容易产生误差。
４３３异时误差当２．．０时观测有雨时，人工站的降水观测一般在正点前十分钟左右进行，而自动站
和保证。在自动站的运行与人工站观测资料对比过
２各量级降水误差统计分析
对２００４年至２００６年凤山自动站各量级降水１３
数进行统计，表１中看出，０４至２０从２０年０６年的降水总１数为４８天，出现自动站与人工站雨量误差３４
主要出现在降水量小于５Ｏ．ｍｍ的量级中，随着降且
雨量级的增大而减少。
表１２０￣２００４０６年自动站各级雨量出现日数及误差统计表
３
．
差分异析
根据资料统计表明，引起自动站与人工站雨量
３、５、１和０天，中在１０、６其、２级降雨量级中，人工站雨量大于自动站雨量引起的误差占７．％和５３

自动气象站与人工观测数据差异的原因分析

４３
毛发表（订正图订正）经测湿，差也很大。在自动气生较大的对比误差。根据目前自动气象站的实际情误象站中，湿敏电容全程测湿，量原理与人工观测况，量的对比观测应以一次降水过程为起止点。用测雨差别很大。敏电容在相对湿度８％以下时，湿０线形度２５气压．好，湿性能较好。在低温下，敏电容的测湿性能测湿自动与人工观测的气压，在拔海高度较低的台
人：观测和自动观测时间上的不同步导致两种观测目的观测环境还是存在差异的，这也必然造成观测
结果ｌ现差异，这种差异随气象要素的时间变化速数据存在差异。例如：工站气压表在室内，叶ｌ人自动站
１２仪器原理差异．
气压表和气压传感器的安装位置存在着较大的
自动气象站中使用的气象传感器与人工观测用高度差，因此，自动站气压缺测用人工站代替时，当
的仪器在原理上是不同的。自动气象站的传感器有必须进行高度差订正，新计算海平面气压。重
．
Ｊ
作者简介：人勇（９３）男，龙江省绥化市人，北农业大学，生科，理工程师郭１７一，黑东专助
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第３期
郭大勇：自动气象站与人工观测数据差异的原因分析。

乌兰乌苏站自动观测与人工观测温、湿度数据差值分析

力矩不足或过大。当力矩不足时，而易产生螺栓松脱，力矩过
发动机的附件总类很多，有柴油滤清器、机油滤清器、空气滤清器、风扇罩、水温表、箱盖、水油压表、感应等。如果缺
乏对附件检查和维护保养，将严重影响发动机的正常工作，减少发动机的使用寿命，因此对附件的检查和保养是必不可
２温度数据差值分析
受到天气、云量、风速变化的影响，导致气温会出现波动。
３湿度数据差值分析
（）１湿度的比较。由图２对比表明，相对湿度差值以负值
居多。人工站平均相对湿度比自动站１月和５１ — ０月大
１３而ｌ～２月、－自动站比人工站大Ｉ２－％，１ｌ２４月￣％ｏ最小相对湿度均为人工站高于自动站，最大差值为１，差值为０月
０２Ｃ。．￣
（）２数据差值原因分析。首先是由于自动站与人工站观
（）温自动站都比人工站测值高０１１气．℃以上，而湿度大
多数自动站比人工站测值低１％以上，温湿度差值均达到了自动气象站数据质量管理的要求。自动站与（第４下转６页）
测仪器的测温原理不同造成的偏差。自动气站的温度是由
铂电阻传感器根据铂电阻值随温度变化的原理来测定温度的。它的采样速率为每分钟６次，去掉一个最大值和一个最
自２００４年起石河子垦区陆续建成并投入使用了一批自动气象站，自动观测数据与人工观测数据之间有一定的差
其次是自动站与人工站观测时间不同所引起的偏差。自

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参考。１资料和方法
大小选择ｔ检验数据序列的差异性。数据序列标准差计算方法如下：
＼／耋
２数据差异对比分析
（２）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２观测数据对比差值分析．１对比差值直接反映了自动站与人工站观测数据
之间的相对偏差旧。将自动站雨量分为４级（．～０１
文献标识码：Ｂ
文章编号：０２０９（０）５００７０１０ — ７９２１０— ０４ — ５１
ＰｅｉｉｔｎＤｉｅｅｃｎｌｔｉｅｗｅｎＡｕｏｔｎｒｃｐｔｉｆｒｎｅａｄＲｅａｉｔｂｔｅｔｍａｉａｄａｏｆｖｙｃＣｏｖｎｉｎｌＯｂｅｖｔｎｏｅｕｉＲｅｉｎｎｅｔａｓｒａｉｖｒＵｒｍｑｇｏｏｏＣＡａ— ｏｇＣＯＸｎ，ＨＮｎＲＮＱａ，ＮａｌｎＨＩｎｈｎ，ＡｉＺＡＧＪ，ＥｕｎＪＧＨｉｉｇＹｇｕＩ —ａ
（ｒｍｑＭｅｏｏｇｃｌｕｅｕＵｕｑ３０２ＣｉａＵｕｉｔｒｌｉｒａ，ｒｍｉ００，ｈｎ）ｅｏａＢ８
ＡｂｔａｔＢａｅｎｒｉｆｌｄｔｂｅｖｄａｔｍａｉａｌｎｎａｌｎＵｒｍｑｕｉｇｔｅ２０ — ｓｒｃ：ｓｄｏａｎａｌａａｏｓｒｅｕｏｔｌａｄｍａｕｌｉｕｉｒ０４ｃｙｙｄｎｈ２０，ｈｓａｔｌｎｌｚｄｔｅｏｓｒａｉｎｄｆｒｎｅａｄｉｅｓｎａｄｄｓｕｓｄｔｅｃｒｅａｉｎ０８ｔｉｒｉｅａａｙｅｈｂｅｔｉｅｅｃｎｔｒａｏｃｖｏｆｓｎｉｃｓｅｈｏｒｌｔ０
６．％，即６．４７４７％的自动站观测雨量数据高于人工站，与李亚丽等人的研究结果相似ｌ。这ｊ４ｆ
降雨（．ｍ降雨量＜．ｍ）００＜０ｒａ０５０ｍ频率较高，数据对比差异不大，故选取以降雨量＞．００ｍｍ样本数据，５
研究论文
第５卷第５期
２１年１０１Ｏ月
沙漠与绿洲气象
ＤｅｅｔａｄＯａｉｅｅｏｏｏｙｓｒｎｓｓＭｔｒｌｇ
乌鲁木齐地区自动与人工观测降雨量的差异及相关性分析
柴岩红，曹兴，张军，任泉，海亮荆
（乌鲁木齐市气象局，新疆乌鲁木齐８００）３０２
均值计算公式为：
＿Ｊ＝１
∑（一）＼／ ‘ ￡
Ｆｂ
显著性差异检验可以检验两个数据序列是否存在显著差异性，算其平均值、准差，据样本量计标根
严重影响天气预报、气候分析。但国内对两种观测数据差异的分析多集中在气温要素上ｌ８对干旱区ｌ６，Ｉ降雨量的差异对比分析甚少。本文对乌鲁木齐地区５个不同背景气候下的站点降雨量数据进行对比分析，为评估数据的代表性、准确性和连续性提供
结果［８１。本文使用乌鲁木齐地区不同背景气候的５
个狈站２０－２０００４０８年（大西沟站为２００７年一２）８（０年）的自动与人工降雨量观测资料进分析。自动站
９，个比例仅为３％。乌鲁木齐地区过程降雨量绝．３
大部分集中在２．ｍ以下，降雨量级主要以微到５０ｍ小雨为主，中到大雨较少。研究认为，人工站与自动站观测的最大值分别为６．、８９７４６．ｍｍ，自动站观测
摘
要：用乌鲁木齐地区２０－２０年自动与人工站观测降雨量数据，利０４０８分析了观测
数据的差异以及产生差异的原因，分析了自动观测与人工观测降雨量的相关性。结果表并明：４７６．％的自动站观测降雨量数据高于人工观测数据，对比差值范围在一．～ｍ之间．３２１ｍ平均差值为－．９ｍ对比差值的频率分布呈偏正态，布曲线较陡，０２ｍ；分差值分布较集中：对比数据的粗差率、致率分别为５９９．％，雨量百分误差在 ± ％以内的占８％．差一．％、０１降４９误
．
ａｅａｅｏ一．９ｒｍ；ｔｅｒｑｅｃｉｔｉｕｉｎｏｉｅｅｃａｕｈｗｄｔｅａｉ１ｏｍａｖｒｇｆ０２ａｈｆｕｎｙｄｓｒｂｔｆｄｆｒｎｅｖｌｅｓｏｅｈｐｒａｅｏｆｔｎｒ１ｄｓｒｕｉｎｗｉｔｅｅｉｔｂｔｎｃｒｅａｄｔｅｄｆｒｎｅｅｅｒｔｅｏｃｎｒｔｄｔｅｃａｓｉｔｂｔｔｓｅｐｒｄｓｉｕｉｕ，ｎｈｉｅｅｃｓｗｒａｈｒｃｎｅｔｅ：ｈｏｒｅｉｏｈｒｏｖｆａｄｆｒｎｅｒｔｎｏｓｓｅｔｒｔｆｃｍｐｒｏａａｗｅｅ５８％ａｄ９．％ｒｓｅｔｅｙｎｉｅｅｃａｅａｄｃｎｉｔｎａｅｏｏａｉｎｄｔｒ８ｆｓｎ０１ｅｐｃｉｌ，ａｄｖ
，
ｂｔｅｎｔｅｔｏｗａｓｈｅｕｔｓｏｄｔａ４７ｒｉｆｌｄｔｂｅｖｄａｔｍａｉａ１ｒｅｗｅｈｗｙ．Ｔｅｒｓｌｈｗｅｈｔ６．％ａｎａｌａａ０ｓｒｅｕｏｔ１ｗｅｅｓｃｖ
４７
研究论文
沙漠与绿洲气象
ＤｅｓｒｎｓｓＭｅｅｒｌｇｅｔａｄＯａｉｔｏｏｏｙ
第５第５卷期
２１年ｌ０１０月
研究发现，在业务的使用过程中，由于观测仪
器和观测方式的差异，种不同观测记录存在一定两的差异性＿１ｕ［正了观测仪器造成的差异，ｌ。Ｓｎ】＿订苑跃等【、生兰等ｌ王晓默等＿湿润、干旱气候８陆１４ｌ、１＿对半环境下的自动与人工降雨数据差异及差异的原因作了深入的探讨，认为差异会造成数据非均一性，
百分率为１．％；种观测结果呈线性正相关，关系数为０９９观测数据产生差值是多１０两相．。９
方面因素综合影响的结果。
关键词：自动观测；工观测；雨量差异；关性人降相
中图分类号：４２１Ｐｌ．３
的业务观测规范进行。由于干旱区降雨稀少，微量
值较人工站常偏大，平均偏高０１ｌ，相对偏高．ｍｌ９Ｔ４６．％。如图１所示降雨量对比差值范围在一．１３～．２０ｍｍ之间，平均对比差值为一．ｍ。０９２ｍ其中差值为正的样本数为３４个，占总样本数的１．％，值为０２５差的比例为２．２％，而差值为负的样本比例高达７
４９５０９９１．～４９ ≥２．ｍ从小到大排序，．；．～．；０２．；５０ｍ）０
１仪器和资料．１
在实际大气中对于一个要素不能简单地将单个
数据进行对比，而是要查看一个完整资料系列对比
在０１４９ｍｍ的雨量级问，本数为１８个，．～．样５占总样本数比例５．％，１２．ｍ量级的样本数仅为７８而＞５０ｎｉ
采用Ｓ３１Ｌ — 型雨量传感器，高度７承水口径为０Ｈ，Ｏ２０ｍｎ测量降水强度 ≤４ｍ／ｉ，０ｌ，ｍｍｎ测量分辨率为０１ｍ人＿站承水口径、．ｍ；［高度与自动站一致，降雨量用量杯定时量取［９１种不同观测方式均按相应。两
ｈｇｅｈｎｔａｙｉｈｒｔａｈｔｂｍａｕｌｏｓｒａｉｎａｄｔｅｉｅｅｃｒｎｅｏ一２０ｍｗｉｈｎｎａｂｅｖｔ；ｎｈｄｆｒｎｅａｇｄｆｍ３ｔ１ｏｆｒｍｔａ
，
ｒａｈｄ１．％；ｈｏｒｌｔｎｃｅｃｅｔｏｅｔｏｏｓｒａｉｎｄｔａ９９ｗｉｂｉｕｉｅｒｅｃｅ０１ｔｅｃｒｅａｉｏｆｉｎｆｈｗｂｅｔａａｗｓ０９ｔｏｙ０ｓｌａｏｉｔｖｏｈｎ
收稿日期：００１— ０修回日期：０１０ — ４２１—２２；２１－３２