原创《丹东雾和霾自动观测和人工观测的对比评估》
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仲淙舜,刘洪林,宫正,吴欢峰,范佳文
(丹东市气象局,辽宁丹东118000)
［摘 要］随着科技的发展,气象技术也在大力发展,气象数据的准确性与可靠性也在提高.通过对丹东地区的多个地表气象站的检测数据,比较自动检测与人工检测雾、霾数据,通过对比评估可以得出,在3月有轻微霾的天数是8天,雾是1天,雾与霾同时存在的天数为1.2%,自动观测比人工观测得出的轻雾天气多出10天,人工检测的霾天数和雾天数比自动观测少了5天,霾和雾的差别主要集中在早上的八点左右,对于能见度的对比,人工监测与智能检测对于湿度的差别达到了25%,所以能见度的误差是导致自动检测与人工检测差别的重要原因.文章主要针对雾和霾的人工检测与智能检测的对比结果,对所出现的问题进行解决.
［关键词］自动检测；人工检测；丹东雾霾
［DOI］10.13939/j.cnki.zgsc.2017.18.312
雾霾作为影响人们身体健康的灾难性气候,对人们的生活,健康和交通安全都是巨大的阻碍,自从2014年以来我国中东部地区出现了特大范围的雾霾天气,时间为八天,这严重地危害了当地人民的身体健康与日常出行,该地区的政府有关部门对此非常重视,为此已经组织开展气象改革工作,加快我国气象观测的自动性,加强对气候的预测服务等工作,从2015年起很多的改革试点都取消了人工观测,实现了对轻雾、雾、霾的自动化检测.
近些年来,我国有关学者对15年左右的自动观测和人工观测数据进行对比,并根据资料分析仪器在自动检测与人工检测的差异,丹东市作为气象站新型的实验点之一,在2015年就已经装配了8个新型气象站并正式使用,轻雾和霾在视觉上是很难区别的,传统的检测方式是靠检测人员的经验来区分的,但是新型的气象检测设备会根据气象气体进行分析,所以会对空气进行定量区分.能更好地辨别雾与霾,另外由于对空气检测是应该以分钟为单位进行精确的,所以这对于人工检测也是一种限制,对于视程障碍的辨别,这也是自动检测当前的难点.对此,丹东市在2015年3月进行了31天的雾,霾自动观测与人工观测的对比试验,通过实验的数据分析确认自动观测视程障碍的标准是否可行,对所出现的问题提出合理化的建议.
1数据和方法
1.1数据
本研究所应用得数据是根据丹东气象中心所提供的四个地区的数据,该数据是2015年经过两个月所得出整理的轻雾、雾、霾的定时和能见度数据.
1.2收集数据所应用的方法
四个地区的气象站中,有两个是国家基本气象站,采用的是人工检测,每天五次,自动观测采用华云技术提供的能见度仪,剩余的六个气象站中采取人工检测每天两次检测,自动检测采用凯迈公司提供的自动能见度仪进行检测,其中人工定时检测有两次的检测是对过去几小时内所发生的视程障碍现象进行总结,自动观测是采用每十分钟才去一次平均能见度和相对湿度的方式,并对全天的气候进行汇总.
平行观测时,自动观测与人工观测是相互不受影响的,国家气象局对于自动检测的标准已经下达,标准是同人工检测标准一样都调至25%,对于轻雾、雾霾的检测标准是按照《地面观测规范》,并结合相关的规定对其进行区别.
2同期数据的比较
根据表中观测的对于轻雾、雾、霾的标准来看,在十几年间,丹东市3月出现轻雾的现象是最多的,霾的天数最少,但就增长情况看,随着时间的增长,霾的天数在增加,尤其是2005年以后,丹东市的霾的天数普遍是3天多,并且根据四个地面气象站点的观测,在三月中,出现轻雾和霾的天数为357天占天气总现象的8.4%,出现雾和霾的天数是60天占天气现象的0.9%,所以这也说明轻雾和霾是人工观测视觉障碍中普遍出现的天气现象.
根据对轻雾、雾、霾的具体分析,发现由于人工观测的观测方法和工作人员的工作经验的差别,导致对于视程障碍现象的记录有很大的不同,例如在丹东西部的记录,雾的天气记录远多于霾的天数,这种观测方式的不同很大程度上造成对于霾天数现象记录的减少.
3自动观测与人工观测的对比
(1)根据对丹东地区四个气象站中的数据整理可以看出,人工观测所记录的轻雾天气比自动观测所记录的轻雾天数多,而记录的雾与霾的天数比自动观测少很多,并且从视程障碍上看人工观测与自动关测的结果都是一致的.与此同时,历史同期的人工观测的结果都是相似的,在平行期观测的轻雾与霾出现的天数,比雾与霾出现的次数多.
(2)通过对比自动观测与人工观测的视程障碍现象的差异可以得出引起差异的主要原因是人工观测的视程障碍是一个小时内的,间隔时间比较长,所以在八点后随着时间的变化轻雾已经开始消散,所以会造成人工观测的差异性,另外也可能与观测阈值的不同,调整自动观测的能见度也可能导致人工观测与自动关测的不同.
(3)所以针对以上对丹东市平行观测期的自动观测视程障碍与人工观测视程障碍的差异可分析,天气出现的变化趋势和演变趋势,从观测天气的角度考虑,自动观测比人工观测更准确,由于人工观测在夜间是不进行工作的,所以会忽视夜间出现时程障碍的现象,对于霾的出现的会有很大的疏忽.
(4)自动观测与人工观测的能见度比较.
在新型自动气象站视程障碍现象的观测中,自动观测能见度的正确与否至关重要.因此,文中将重点研究不同能见度范围中自动观测与人工观测的相对偏差,以此分析能见度仪自动观测与人工观测的差异.这里将相对偏差定义为自动观测与人工观测的能见度差值的绝对值与人工观测值之比.表分别给出自动观测与人工观测能见度相对偏差和负偏差比例.由表中可以看出,丹东地区自动观测与人工观测能见度存在明显差异,总的相对偏差达25.1%,负偏差统计结果显示,自动观测能见度小于人工观测占54.5%偏低1.0ｋｍ以上的占28.5%,而自动观测和人工观测能见度相等仅占6.5%,从不同能见度范围的差异统计看能见度小于15.0ｋｍ时,60%～70%自动观测能见度均为偏小,而能见度大于15.0 ｋｍ时,75%左右自动观测能见度偏大；对于各个观测时次来说,负偏差统计结果基本表现出了自动观测能见度小于人工观测的特点,尤其是8：00和20：00
4结论
利用丹东地区四个地面气象站1951—2016年历年3月人工观测及2015年3月自动和人工平行观测的轻雾、雾、霾资料,对新型自动站观测视程障碍现象的准确性进行评估,得到如下结论：①三月出现的轻雾现象最多,并有增加趋势.②人工观测的轻雾比自动观测的轻雾天数多,其中差异主要表现在8：00的观测数据,而对于结果的显示表明自动观测的数据比人工观测的数据准确.③在相对湿度满足条件的情况下,能见度的判别误差是导致自动观测与人工观测轻雾、雾、霾现象判别差异的重要原因.④然而,对于目前现行业务规定中将新型自动站判别雾和霾的能见度阈值在人工观测标准基础上统一下调25%,所以应直接将所有自动能见度观测数据视为偏小,这种做法科学性需进一步研究探讨.
参考文献：
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［3］高岑,王体健,吴建军,等.2015年秋季南京地区一次持续性灰霾天气过程研究［J］.气象科学,2015(25)：154-164.
自动论文参考资料：
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