自动气候站与自动气象站的区别_自动气象站的作用

2024-07-31 02:59:26

1.气象站设备有哪些？

2.气象站有哪些？

3.观测地球气象的仪器是什么

浅谈自动站与人工观测数据差异论文

　摘要：自动站与人工观测是收集气象要素的两大主要依据。由于仪器原理差异、观测时空差异、样方式和样本数差异、观测时次差异等因素，这两种观测技术所获取的气象数据存在许多差异。本文着力从两种观测方式的区别入手，对南雄站观测的数据进行整理与对析，以寻求提高观测数据准确性与科学性的有效途径。

　关键词：自动站人工站 ?观测数据 ?差异 ?南雄国家基准气候站

　地面大气探测站在自动观测站运行前，要进行两年的气象要素对比观测。南雄国家基准气候站直至目前，仍保留两套大气探测仪器设备，即自动站观测仪器设备和人工观测仪器设备。每日24小时人工站与自动站都需要定时观测气象要素值，并进行人工与自动站观测数据对比，一般认为差异在合理范围内属正常，反之即为疑误记录。

　 一、自动站与人工观测的差异因素

　1、仪器原理差异

　自动气象站中使用的气象传感器与人工观测用的仪器在原理上是不同的。这些传感器有较小的时间常数，可以观测到大气中比较小的有意义的波动，使得所得到的极值更具有代表性，如温度极值、湿度极值、风速极值等等。这些传感器有较高的分辨率，人工观测的风向只有16个方位，而自动测站观测的风向为36个方位；这些传感器有较高的测量准确度，如温度传感器（尤其是地温传感器）、风传感器、低温下的湿度传感器等等。

　自动气象站可以避免人工观测中的主观误差与人工误差，在人工观测中，观测员往往有习惯误差，读数时可能偶然出现大的读数错误，测温时人体对温度的影响。2分钟风的平均值受人的主观判断影响，深层地温人工观测时，从地中取出读数，由于受环境改变造成的误差等，而这些问题在自动观测中都是不存在的。这些都是自动优于人工观测，而两者存在着本质差异。

　但是，自动气象观测也存在不足之处，尤其是在特殊天气状况下，如高温、高湿的下的测湿，大雨以上降雨量的测量，被雪覆盖下的地温极值等都与人工观测和真值有较大偏差。

　2、时空差异

　地面气象观测是在近地层中进行的，而在近地层中各气象要素存在较大的时间和空间的波动，也就是说存在较大的梯度变化。

　正点报《地面气象观测规范》要求，人工观测在45-60分观测云、能见度、空气温度和湿度、降水、风、气压、地温等；而蒸发可安排在40分至正点后10分钟之间观测。由于人工观测是靠观测员逐项进行的，时间跨度较大。

　在一般情况下，人工观测距正点的时间约是：温度和湿度相差约8分钟，风向、风速相差5分钟；气压相差2分钟；地温至少相差10分钟。在上述相差时段内，气象要素值会有不同程度的变化。从观测中发现：夏季在气温上升时，观测时间相差8分钟，可造成0.2-0.3℃的差值,观测地面0cm温度时，在人工观测时测站天顶无云，而在观测后至正点前又有云移至天顶，遮挡太阳光，此时观测数据有可能存在几度之差。在人工站观测降水时，人工观测会有雨量损失等等。自动气象观测是在正点按气温、湿度、降水、风向、风速、气压、地温、日照、蒸发的顺序几乎是在瞬间完成的。

　由此可见，由于两种观测体制在观测时间上不同步，因此观测结果必然会出现差异。

　从空间上说，虽然自动气象的各传感器的安装要求基本上与人工观测相同，但其安装地点和位置也略有差别。对于像地温这种与安装位置密切相关的要素来说，地点的差别可能造成测量值的不小差异。

　3、样本差异

　人工观测是点读数，就是说观测员在观测时只读一次仪器的示值。而自动站观测则不同，它的每一个观测值都是多个样本值的平均值.，样本数目不同，测量结果必然会有差异。

　4、时次差异

　自动气象观测数据每小时存储观测记录一次，一天共24次，而一般的气象站每天3次人工观测，02时用自记记录补充，全天共4次观测，因而自动站观测资料密度大于人工站。

　 二、差值分析

　1、气压

　从表2中看出人工与自动站观测数据差值只相差0.1hpa，两者相当接近。我们知道气压的大小与海拔高度、大气温度、大气密度有关，一般随着高度升高，气压减小。因此在相同气候环境下，安装在室外的自动站的测值与人工站的稍微的偏差也是在所难免的，只要在省局规定的≤0.8hpa当中，固可作为正确值。

　2、气温

　在大气中，气温的波动相对较大，太阳辐射造成的辐射误差也不能忽略，从表1看虽然两者观测数据比较接近，但不能简单地、随意地将单个对比数据进行比较，而要看一个较完整的资料系列的对比结果才好，因此，在资料对比时，最好分月予以比较。

　3、相对湿度

　在自动气象观测中，用湿敏电容全程测湿，其测量原理与人工观测数据差别较大。

　湿敏电容在相对湿度80%以下，线性度较好，测湿性能较好，从表2中可以看出对比差值较小；从表2中看到在高温、高湿相对湿度达80%以上时对比差值达0.5。省局有关规定没有给出具体差值范围，在日常工作中我们必须分段考虑。

　4、风向风速

　人工观测所用的电接风向风速计与自动气象站中使用的风传感器，无论从原理、分辨率、准确度等各方面差别都较大，加上大气中风速的不确定性，观测时间不同步。年风向风速资料表明，人工观测和自动站观测以静风(C)和ENE、E、W风出现频率最高。一般风速较小时，自动站风速与人工观测比较误差大，其原因在于自动站用低惯性轻金属的风传感器，其启动风速仅为0.3 m/s，具有惯性小、启动快、感应灵敏的特点。而人工站风感应器启动风速为1.5 m/s

　5、降雨量

　在人工观测中，普遍认为雨量器测出的结果是可靠的，其实不然，正当下雨时，人工观测过程中就有雨量损失，这是分析自动观测测雨误差时需注意的一个问题，再加上观测时间上的差异，致使产生较大的对比误差。

　从表3中看到，4%的对比差值在省局规定给出的差值范围内。但是从表3中我们可以看到，12月份降水量差值达6%，远远超出省局规定给定的'差值范围（3%）。在一次过程最大差值和相关文献中，如果遇到强降水过程中的差值甚至可达到10%。所以在降水量对比差值较大时我们不能机械地判为该值为疑误记录，应视降水量大小情况来定。这里必须指出的是在两者相比较时，最好选择一次降水过程。

　6、地温

　地温测量的复杂性太阳辐射加热下垫面后，使土壤温度迅速上升。由于土壤各处的物理化学性能不同，即比热不同，同样的热量，温度升值却不同。据有关机构试验证明，在面积不大的观测场内，土壤中水平温场分布不均匀，垂直温度梯度很大，特别是在夏日晴天时更为明显。加之，在土壤中，辐射传热作用较弱；对流传热几乎不存在；土壤不是热的良导体，热传导进行较慢。这样就使土壤中温度水平不均匀性和垂直梯度不容易达到应有的平衡。加之地表测温受强烈太阳辐射影响，凡此种种，使得地温测量中，难以获得代表性的测量值，也难以判断哪一种仪器的测量较为可靠。

　从表5中看出0~20cm对比差值逐步递减，均在省局规定给出的允许值范围内。

　7、蒸发量

　人工和自动测量蒸发量是安装在同一个大型蒸发装置中进行的，由表2可知，自动站蒸发量比人工站大得多，蒸发量存在明显的差异。自动站蒸发量偏大主要受降水、湿度、风、日照、温度、仪器精度等方面影响。

　随机抽取自动站2006年7月15和16日有降水天气的部分记录时段来分析，其中15、16日的24次平均温度分别都为26.0 ℃，日照时数为0.0 h，把这2 d的时降水量、时蒸发量、时湿度、时风速数据列于表3。

　 三、结论

　基于理论分析，人工与自动站观测的气象要素数据之间必然会产生差异。利用南雄市国家基准站人工与自动站观测数据资料的对比，省局有关规定给出的差值区间在一般天气情况下可以适用，但在特殊天气状况下明显比实际情况偏小，在今后工作中应当引起注意。

;

气象站设备有哪些？

1、实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、太阳辐射、环境气体、土壤温度、土壤湿度、能见度等多种气象参数，气象观测要素的配置方式可以根据项目的实际情况进行灵和配置，根据配置不同可以组合成移动式气象站、固定式气象站、梯度观测站、墒情气象站、森林防火气象站、农林小气候观测站、高速公路气象站等多种不同使用用途的气象观测站。

2、微电脑气象数据集仪具有气象数据集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保护等功能。数据集器用新一代处理器32位Motorola CPU集成高精度GPS数字芯片, 1微妙卫星同步支持 NMEA0183 通讯协议，主动型陶瓷天线让定位更为精准，通过气象监测软件可以准确定位查看监测区域的气象环境数据，方便于移动观测气象数据，工业控制标准化设计，便携式防振结构，汉字液晶键盘人机界面，使用先进的双屏显示技术，主屏显示实时气象数据信息，辅屏显示地理状况信息包括方位、高度、天气预报资料等等，人机界面友好，便于现场实时查看气象分析数据，无需外接电脑终端设备。

3、数据存储方式由内存和外存两部分组成，标准配置为内存，同时也可以选配外置智能存储器进行数据备份操作，存储容量最高达2G，可以存储50年以上气象数据。

4、标准RS232/485/USB通讯功能，支持标准MODBUS通讯协议，可以通过有线连接、局域网连接、光纤连接、Modem连接、GPRS移动通讯、数传电台、3G通讯、卫星通讯等多种通讯方式与气象站接收服务器组成气象监测系统。

GPRS移动通讯技术是由我公司独创的最新一代分组转移传输模式，该模式允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络。GPRS永远在线，按流量计费，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

5、自动气象站管理软件可在WINDOWS2000以上环境即可运行并支持最新WIN7操作系统，实时显示各路数据，每隔10秒更新一次，每组数据自动存储（存储时间可以设定），与打印机相连自动打印存储数据，生成标准气象图文报表及统计分析曲线,存储量达数年以上，数据存储格式为EXCEL标准格式可供其它软件调用，强大数据库管理功能，支持sql、access、oracle等多种数据库，并可以将数据上传至中心管理网站进行实时数据更新发布便于查询。

6、电源供电系统有市电220V、直流5V、12V和太阳能供电系统多种方式进行选择。气象数据集器配备有绿色节能电源管理模块系统，如使用太阳能系统方式供电，可保证连续阴雨天情况下十天无断电稳态工作。

7、用不锈钢轻金属支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰，可长期运行于各种恶劣的室外环境，安装支架高度包括2.5m、3m、10m、50m、100m，能够根据不同规范安装气象传感器。

8、配备新一代外接控制管理模块，通过该管理模块可以外接气象信息显示屏，用于实时显示气象数据和其它业务信息。它适于显示文字、文本、图形、图像、动画等各种信息，可在室外全天候运行。该设备是在公共场所进行气象数据显示及信息发布和企业形象宣传的有效工具和良好窗口。同时该管理模块可以控制管理外接设备的工作状态，例如外接报警系统的的启动和关闭。

9、完善的防雷击、抗干扰等保护措施。在电子线路方面用了防雷、噪声抑止等多种抗干扰措施，在硬件和软件设计方面用了降额设计、电磁兼容设计、野值剔除等多种可靠性设计技术，可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。

气象站有哪些？

1、气象监测设备

在气象站中常用到的监测设备主要有温湿度传感器、雨量计、风速传感器、风向传感器、气象百叶盒、太阳辐射传感器、紫外线传感器、雨雪传感器。

这些气象监测设备主要监测空气温度、空气湿度、风向风速、降水、大气压力、地面温度、太阳辐射、气体、负氧离子、蒸发、紫外线等一些要素，数据的业务处理完全符合中国气象局气象业务观测的要求，是中国气象局基本气象站和一般气象站地面气象观测的标准设备。

2、降雨量监测设备

降雨量监测一般用雨量计、翻斗式雨量计。可以及时监测降雨变化可以为防洪防灾提供准确、真实、及时的数据参考。它具有时间准确、自动记录数据和便于数据集整编处理等优势。能够有效提高降水现象观测自动化程度，减轻观测人员工作量，为气象监测和服务提供更多有价值的气象信息。

3、土壤监测设备

土壤监测设备包括土壤温度水分传感器、土壤电导率传感器、土壤PH传感器、土壤氮磷钾传感器，主要用于农作物土壤环境进行监测，为农业监测和服务提供高质量的土壤环境监测资料。

适于我国各气候区主要土壤类型，安装方便，性能稳定，可靠性高，维护及检定极为方便。获取具有代表性、准确性和可比较性的连续观测资料，可减轻人工观测劳动量。

观测地球气象的仪器是什么

气象站根据用途、安装及精确度可分为：便携式气象站、高精度气象站、高速公路气象站、森林火险气象站及校园气象站、电力气象站、光伏气象站、景区气象站、社区气象站。