李斌

摘 要：随着我国气象自动化的不断进步，新型自动气象站开始投入使用。山西省气象站也完成了新型自动气象站的建设，采用双轨观测业务运行方式，极大地提升了对气象数据观测的质量和精度。通过对原平市气象站新型站和备份站的数据资料比较和评估，了解这两套自动气象站的数据差异，基本认定这两套自动气象站的数据完整，没有缺少、遗漏的现象，设备性能也較为稳定，可以实现相互替代，确保气象数据资料的代表性、准确性和比较性。

关键词：新型自动气象站；备份自动气象站；数据；差异

在我国社会对气象服务能力不断提升的背景下，新型自动气象站稳步建设和运行，并逐步实现全自动气象监测，以满足社会需求。通过近年来业务对比观测，新型站进入单轨运行阶段，并极大地提升气象数据观测的质量和精度。然而，单套气象自动站还会受到传感器基点漂移或电磁干扰等问题。因而，难免出现异常，影响气象站的运行稳定，就需要同要素的正常数据的对比和评估，以及时发现气象数据观测的异常。备份站部分气象要素未实现自动观测，而人工观测有主观因素干扰，数据存在着极大的差异。因而，需要采用新型自动气象站与备份自动气象站的数据观测比较和评估，分析其差异状态，以便更好地确保气象观测数据的完整性和质量，为人们的生产、生活服务。

1 气象观测数据的统计来源

以山西省原平市基本气象站来看，新型自动气象站和备份自动气象站的数据涉及的内容要素主要有：气压、气温、相对湿度、降水、风速风向等。山西省原平市自动气象站的站号为53673，经纬度分别为112.43°E和38.44°N，海拔高度为828.2m。取山西省原平市2015年1月、4月、8月、11月的数据观测结果来看，新型自动气象站则观测的数据较为全面而且完整。

1月：观测数据结果为：平均气温-4.2℃，较历年同期偏高2.8℃；月总降水量0.7mm，较历年同期偏少1.1mm。

4月：新型站的观测结果为，月平均气温为12.4℃，比历年同期平均12.0℃偏高0.4℃；月总降水量14.8mm，比历年同期偏少1.3mm。

8月：新型站的观测结果为，月平均气温22.9℃，较历年同期21.7℃偏高1.2℃；月总降水量31.5mm，较历年同期偏少75.1mm。

11月：新型站的观测结果为，月平均气温3.1℃，较历年同期1.3℃偏高1.8℃；月总降水量36.5mm，较历年同期偏多28.7mm。

2 数据差异性比较和分析的方法

对于新型自动气象站和备份自动气象站的观测数据来看，可以采用数据差异性分析评估的方式，进行不同气象站观测数据的差值平均值、差值标准差、一致率、粗差率、超差率等分析，具体评估指标和标准主要是以自动气象站的功能书为依据。

2.1 对比差值及其平均值

通过对新型自动气象站和备份自动气象站的观测数据比较，可以计算出不同气象站的对比差值及其平均值，具体比较公式如下所示：

在上述公式中，Ai代表新型自动气象站第i次的数据观测值；Bi代表备份自动气象站第i次的数据观测值；Xi代表特定要素观测第i次的对比差值，有效样本数为N。

2.2 差值标准差

这个数据比较差异性主要反映出新型自动气象站和备份自动气象站1之间，观测数据的偏差的离散程度，其比较公式如下所示：

上述公式中，σ代表新型自动气象站和备份自动气象站的对比差值标准差。

2.3 一致率

这个评价指标主要是用于比较和评估新型自动气象站和备份站自动气象站的观测数据的一致性程度，如果两个站的数据观测对比差值≤标准差的两倍，就可以认定新型自动气象站和备份站自动气象站的数据观测相一致。其计算公式如下所示：

2.4 粗差率

在这个评价指标中，主要是比较反映新型自动气象站和备份站自动气象站的数据异常值的增减状态。如果|X-Xi|〉3σ，那么可以认为是粗差。

2.5 超差率

这个评价指标中，需要结合自动气象站自动观测仪器和性能，当自动气象站观测的数据超过了仪器所感应的最大允许误差两倍的百分比时，就视为超差，其计算公式如下所示：

在比较评价的要素之中，最大允许的误差限定值为：气温误差允许误差值在0.2℃之内；相对湿度为5%之内；气压控制在0.3hPa，地温在0.3℃之内。

3 新型自动气象站与备份站自动气象站的数据评估

3.1 差值评估

对比差值对于新型自动气象站和备份站自动气象站之间的偏差，直接反映出气温、气压、相对湿度、地温等要素的状态，绝大部分的差值均值较小，属于可控的允许误差范围之内。

3.2 不同要素差值的比较特征

通过对山西省原平市的自動气象数据差值分析，可以获得其相关特征，具体来说，新型自动气象站和备份站自动气象站的观测数据一致率较高，粗差率较低。具体来说在新型自动气象站和备份站自动气象站的一致率方面，相对湿度、气压和地温的一致率较高；从粗差率来看，地温的粗差率较高，其他要素的粗差率较小。

4 结语

综上所述，新型自动气象站与备份站自动气象站之间的数据观测值差异不大，较为稳定。气压、气温和相对湿度等要素的一致率较高，粗差率较小。地温的差异较高的原因可能与仪器运行的时间较长有关，也有设备自身的系统偏差因素以及特殊的小气候的影响等。因而，可以实现新型自动气象站与备份站自动气象站之间的替代，从而极大地提高自动气象站的数据观测自动化水平，减轻人工观测方式观测人员的劳动强度，并且极大地增强了数据观测资料的代表性、准确性和比较性。

参考文献

[1]赵宝义，温华洋，钱毅.安徽省双套站数据差异性分析与评估[J].气象水文海洋仪器，2014，31（2）：112-114.

[2]温华洋，徐光清，张虎，等.双套自动气象站数据评估及其优势探讨[J].应用气象学报，2012，23（6）：748-754.

[3]李雁，裴翀，孟昭林，等.全国自动站运行能力统计及其影响因素分析[J].仪器仪表用户，2010，17（2）：4-8.

（作者单位：山西省原平市气象局）