引言
近些年来,自动气象站的广泛普及与应用,使自气象台站大多数观测项目均由自动观测取代人工观测。气象观测资料作为地面气象观测的重要内容,在实际的观测工作当中,受到仪器设备、仪器安装、兼容性、测量方法、测量环境等多种因素的影响,往往会导致气象资料观测结果与实际情况不相符合,即存在着一定的测量误差。其中气象观测仪器作为影响气象观测资料质量的一项重要因素,要想保证气象观测资料质量,广大地面气象观测人员必须全面掌握各种气象要素的自动观测方法、观测仪器的原理等,而且还要正确使用与维护气象观测仪器设备,以尽可能减少气象观测仪器性能误差对气象资料的影响。因此,本文着重探讨了仪器性能误差对气象观测资料的影响,以期能够为确保地面气象观测系统的安全、稳定运行,并提高地面气象观测质量提供一定的借鉴与参考。
1气象观测仪器概述
1.1常用的气象观测仪器
地面气象观测工作中最为常用的气象观测仪器包括雨量筒、百叶箱、风向风速仪、通风干湿表等,且上述气象观测仪器往往安装在四周空旷、场地平坦、远离高大建筑物及树木等,而且还对当地天气、气候等具有一定代表性的气象观测场内部。其中雨量筒是用于收集降水的主要设备,温湿度观测仪器往往放置在百叶箱当中,百叶箱多为木质结构,箱内外涂抹白漆且其中保持空气流通,既能够防止太阳光直射,还能减少强风、降水等对温湿度观测数据的影响;风向风速仪能够自动对瞬时风向风速、平均风速等进行测量。一旦气象观测仪器出现误差或故障,必将严重影响到气象观测质量。因此,确保各气象观测仪器的安全、平稳运行等对于提高气象观测数据质量等尤为重要。
1.2气象观测仪器性能指标
仪器的性能指标主要有准确度、灵敏度、测量范围、分辨力、响应时间、平均时间、采样速率、漂移等。
(1)准确度:表示测量结果与被测量真值的一致程度。如果把准确度解释成一个质量术语,它的数量表述即是不确定度。
(2)灵敏度:指单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化。例如辐射仪器灵敏度K定义为仪器达到稳态后,输出量(μV)与输入量(W/m2)之比,即K(μV/W•m2)=V/E ,也就是单位辐照度产生的电压微伏数,K值是否稳定是衡量一个辐射表等级标准的重要指标。
(3)测量范围:指在保证主要技术性能的情况下,仪器能测定的被测量的量值范围。
(4)分辨力:指仪器测量时能给出的被测量量值的最小间隔。
(5)响应时间:亦称滞后系数,是指被测量值阶跃变化后,仪器测量值达到最终稳定值的不同百分比所需要的时间。其中达到63.2%所需的时间称为仪器的时间常数。
(6)平均时间:指求被测量平均值的固定时间段。
(7)采样速率:指自动观测时获取被测量数据的时间间隔。各要素的采样速率与仪器的时间常数有关。
(8)漂移:指测量仪器的计量特性随时间的缓慢变化。
2仪器性能误差及对气象观测资料的影响
在实际的地面气象观测工作当中,任意一种气象观测项目都不可避免地会出现一定程度的误差,影响气象观测仪器性能误差的因素多种多样,整体而言主要包括是否正确选用气象观测仪器、是否正确安装、测量方法是否适宜等,一旦气象观测仪器性能出现误差必然会严重影响到气象资料的准确性。
2.1是否正确选用气象观测仪器设备及影响
选用适宜的气象观测仪器设备对于获取高质量的气象观测资料尤为重要。所有的气象观测技术并非完美无瑕的,任何一种气象观测仪器都不可避免地会产生一定程度的随机误差或系统误差。因此,气象观测人员必须选用适宜的气象观测仪器设备,并定期做好气象观测仪器设备的维修维护工作,以尽可能减少气象观测仪器误差对气象观测资料的影响,进而保障气象观测资料的精确性。
2.2气象观测仪器设备安装问题引起的误差及影响
《地面气象观测规范》当中明确规定了各种气象观测仪器设备的布局与安装,一旦气象观测仪器设备安装出现问题也必然会导致设备出现一定程度的误差,进而导致获取的气象观测资料与实际结果不相符合。
2.3测量方法不适宜引起的误差及影响
一旦选用的测量方法不合理、不完善,或者测量操作失误也必然会导致气象观测仪器设备出现一定的误差,不仅会严重影响到气象观测数据质量,甚至还会导致气象观测仪器无法位于正常运行状态,进而导致无法正常获取气象观测资料。
2.4测量环境引起的误差及影响
气象观测场的环境不适宜也将会严重影响到气象观测仪器设备的正常运行,最终导致获取的气象资料的准确性不高。
2.5兼容性引起的误差及影响
当使用不同技术特性的仪器进行同类测量时,往往会产生资料兼容性问题。例如使用自动观测代替人工观测时,在不同时间常数中通常会增加新的观测仪器,而且还会使用各种传感器保护罩,在此过程中都有可能会出现兼容性问题,进而导致获取的气象观测资料的准确性不高。一旦出现这一问题应当针对各种气象资料进行长时间比对来进行仔细研究。
3如何提高气象资料质量
获取高质量的气象观测资料是地面气象观测工作的重中之重。为此,相关气象观测工作人员应当做好以下几个方面的工作:
3.1做好各气象观测仪器设备的日常维护工作
气象台站应当建立完善的气象仪器清洁维护管理规章制度,定期针对自动气象站的气象观测仪器设备进行检查与维护,以确保及时发现并解决问题。在各气象观测仪器设备的日常维护工作当中,必须严格按照相关要求进行规范操作,并重点做好供电系统、采集器、传感器、防雷装置、通讯系统等仪器设备的维护工作,以确保各气象观测仪器设备均位于正常运行状态。
3.2实时进行质量监控
气象观测工作人员应当使用短信报警系统、监控系统等实时监控各种气象观测数据资料的准确性,一旦发现气象观测数据资料异常,监控系统将会立即发出短信报警提醒值守工作人员,以确保各种气象观测数据资料的准确性。
3.3准确掌握气候界限值与极值检验
气象观测工作人员应当准确掌握其所在自动气象站各种参数在各个季节的正常变化范围,一旦发现数值超出正常范围之外,必须立即采取有效措施进行处理,以确保自动气象站各种参数的合理性与准确性。
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