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自动方面有关论文写作技巧范文 与自动气象站误判霾现象与处理方法简析方面论文范文素材

主题:自动论文写作 时间:2024-02-28

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1自动气象站视程障碍现象判识原理

自动气象站视程障碍天气现象实现自动判别的原理如表1.由地面气象测报软件(ISOS)根据能见度、相对湿度、风速、24h变温四项要素,综合判别雾、轻雾、霾、浮尘、扬沙、沙尘暴6类现象.

表1中,能见度和相对湿度均为仪器采集的数据取10min滑动平均值.750m为视程障碍现象判别的能见度低阈值,7500m为能见度高阈值,按现行业务规定,能见度自动观测数据在人工观测标准的基础上统一下调25%(人工观测标准为1.0km和10.0km).

由表1可以看出,能见度和相对湿度两个要素,是自动站判识霾现象的两个最关键的参数.其中能见度阈值是国家气象局统一规定的标准值.而相对湿度阈值,根据中国气象局下发的气预函4号《关于调整霾天气现象观测规定和对2013年雾、霾观测数据订正的通知》,规定设为“台站历史观测阈值”,该值是一个经验值,没有统一的标准.在软件的参数设置页面,湿度阈值是台站唯一可以修改的参数.

2误判现象归纳及处理方法

2.1能见度数据发生跳变产生的误判

2.1.1仪器受干扰导致的误判

光线充足,能见度极其良好,无任何视程障碍现象出现的状况下,仪器观测到的能见度短时内发生剧烈跳变,数据迅速下降至7.5km以下,自动站当前天气现象出现霾或轻雾.发生这种情况主要是能见度仪透镜的镜面受到异物干扰所致.透镜和遮光罩蒙灰、凝水、结冰等,都可能引起这种现象.应立即到观测场巡视仪器,清洁透镜;人工删除自动站判识的霾或轻雾记录,将实际情况进行备注说明(自动站数据的所有人工干预处理,均要进行备注说明);按业务规定处理分钟数据:仪器受干扰的时段内所有的能见度数据按缺测处理,定时观测时次进行人工补测,人工观测值存入长Z文件CW段能见度和VV段10min平均能见度,其他VV段自动能见度数据按缺测处理.日常值班中,定期维护设备,清洁仪器,能够在很大程度上避免这种现象发生.

2.1.2局地环境受影响产生的误判

观测场周围环境出现供热排烟、生活炊烟、焚烧垃圾和秸杆等情况,小范围内孤立的烟柱,或局地性烟幕,系统均自动判识当前天气现象为霾,业务操作处理方法为:在正点或定时观测时次,人工删除自动站误判的霾记录,能见度分钟数据正常维持,不按缺测处理,并做好相关备注.根据《甘肃省地面气象观测业务技术规定汇集》中异常记录处理原则,当视程障碍现象自动判识出现明显错误时,仅对定时时次的天气现象进行人工订正,能见度记录仍以自动观测为准,允许自动能见度记录与该类天气现象不匹配.

2.2天气条件阈值定量区分产生的误判

2.2.1轻雾明显误判为霾

在轻雾的生成和消亡阶段,较短时段内能见度低于7.5km,相对湿度小于80%,系统判识的霾通常为明显的误判.观测人员的操作为:能见度分钟数据维持不变,人工删除霾记录,维持自动站的轻雾记录,并备注说明人工目测的实际情况.

2.2.2沙尘类天气误判为霾

自动气象站对沙尘类天气现象的判识,除湿度条件外,增加了风速因子,浮尘同时还需要通过24h变温来界定.系统机械的定量判定方式,极易使沙尘天气误判为霾.沙尘类天气误判为霾,值班员需要及时人工删除误判的霾记录,根据目测结果,在定时观测时次订正天气现象记录,并进行相关备注,自动站正常采集的能见度分钟数据不变.

3误判原因分析

3.1自动站仪器采样空间的局限性

局地环境受影响引起的自动气象站误判霾现象,主要是由能见度仪采样空间的局限性造成的.目前台站广泛使用的前向散射能见度仪(传感器),测量的是其发射器和接收器之间不足300mm3气溶胶散射能力反演的能见度距离[1],而人工观测能见度采样空间是开阔四周视野中二分之一以上的范围能看到的目标物的最大水平距离[2].很明显,人工观测从采样空间上更能反映大范围环境的能见度,而自动观测的采样空间仅是一个气块.所以,排除仪器受到干扰的原因以外,能见度仪的采样空间不够开阔,采样范围不够大,是造成自动气象站误判霾的一个重要因素.

3.2气象条件阈值分析

自动气象站通过地面测报业务软件(ISOS)设定的气象条件阈值,来定量判识区分各类视程障碍现象.根据中国气象局《地面气象观测规范》规定的视程障碍天气现象的定义以及区分特征[2],各类视程障碍现象影响能见度的程度有定量的标准,而影响相对湿度的程度却没有规定具体的阈值区间,只是在观测中根据空气的干燥或潮湿度,结合悬浮物的颜色、气味、形态等做定性参考.因此,在能见度达到标准的情况下,相对湿度是区分霾与其他视程障碍现象最关键的参考依据,但却不是唯一的依据.而在自动气象站视程障碍天气现象综合判别的算法(表1)中,当能见度符合标准时,霾与雾、轻雾的区分,湿度阈值是唯一的判据,这是导致自动站轻雾误判为霾最主要的原因.所以,设定准确的湿度阈值是减少或消除自动站发生误判霾的关键.

人工观测能见度的资料序列局限性较大,表2中的湿度值,为每个测站在定时观测时次有轻雾记录时,相对湿度的最小统计值.由于人工观测轻雾天气不记起止时间,当能见度值处于参数区间的中间值上下时,对现象判断的客观影响不大,表2中,庆城站52%的相对湿度值,对应时次的能见度记录为9.0km,极有可能存在1.0km的人工目测误差.排除人工观测的主观性误差,结合多位观测员多年实际观测经验,镇原、合水、庆城、华池、正宁、宁县6站的“台站历史观测阈值”取60%较为合理;环县、西峰两站取80%,即使用系统默认值较为合理.通过修改或参考“台站历史观测阈值”,基本能够排除轻雾被误判为霾的问题.

参考文献

[1]中国气象局综合观测司.前向散射能见度仪观测规范(试行)北京:气象出版社,2011:3.

[2]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003:17.

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