氣象觀測標(biāo)準(zhǔn)體系范文

時(shí)間:2024-01-05 17:41:45

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氣象觀測標(biāo)準(zhǔn)體系

篇1

關(guān)鍵詞:氣象監(jiān)測站 結(jié)構(gòu)函數(shù) 站網(wǎng)密度

中圖分類號:X84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)09(a)-0075-03

在進(jìn)行天氣預(yù)報(bào),開展氣候研究時(shí),氣象觀測資料是數(shù)值計(jì)算的重要依據(jù)。由于站網(wǎng)密度是數(shù)據(jù)計(jì)算的重要指標(biāo),若站網(wǎng)太稀達(dá)不到精度計(jì)算要求,過密又會(huì)造成浪費(fèi),因此建立一個(gè)有科學(xué)根據(jù)的氣象監(jiān)測網(wǎng)體系尤為重要[1-2]。

當(dāng)前氣象監(jiān)測網(wǎng)主要依據(jù)中國氣象局業(yè)務(wù)技術(shù)體制改革氣象綜合觀測體系分方案[3]進(jìn)行布站,遵循平原地區(qū)平均間距20~25 km、沿海地區(qū)以及大江大河流域平均間距為10 km,山區(qū)根據(jù)具體的地形特點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況以及年平均降水量進(jìn)行設(shè)計(jì)。文章利用結(jié)構(gòu)函數(shù)與內(nèi)插法相結(jié)合的方法,對寧夏中部干旱帶區(qū)域自動(dòng)氣象站的溫度與雨量進(jìn)行密度分析,得出在滿足觀測要求下的站網(wǎng)密度。

1 監(jiān)測網(wǎng)的理論公式

研究表明,氣象要素的內(nèi)插標(biāo)準(zhǔn)誤差,只與該要素的結(jié)構(gòu)函數(shù)有關(guān),其表征了某一要素在空間上的離散程度。根據(jù)Gantin[4]的定義,某一氣象要素的結(jié)構(gòu)函數(shù)定義為兩站點(diǎn)間要素距平差值平方的平均。即A、B兩站間的結(jié)構(gòu)函數(shù)為:

2 研究對象

文章的研究對象是寧夏中部干旱帶,約70個(gè)區(qū)域氣象監(jiān)測站。所選站點(diǎn)站間距最遠(yuǎn)約240 km,最近s5 km。

在資料處理的過程中,為保證所選站點(diǎn)數(shù)據(jù)的完整、可信,首先剔除區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)到報(bào)率低于96%的站點(diǎn),且對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制,為避免相鄰站點(diǎn)數(shù)據(jù)間過于相關(guān),在逐日氣溫?cái)?shù)據(jù)處理中,每間隔兩天取一次記錄作為氣溫場的計(jì)算樣本。而月降水量的數(shù)據(jù)依據(jù)寧夏地區(qū)降水觀測時(shí)段,選擇4~10月作為雨量場的計(jì)算樣本。

3 計(jì)算結(jié)果

利用matlab中曲線擬合函數(shù)polyfit,對不同距離下對應(yīng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)進(jìn)行曲線擬合。圖1表示賀蘭山沿山地區(qū)氣溫與雨量結(jié)構(gòu)函數(shù)與距離的關(guān)系。

由圖1可以看出,氣溫與雨量的結(jié)構(gòu)函數(shù)均隨距離的增大而增大,變化近似于線性關(guān)系。而在氣溫結(jié)構(gòu)函數(shù)中,不同季節(jié)對應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)函數(shù),其結(jié)構(gòu)函數(shù)從小到大依次為春季、夏季、秋季、冬季。這主要是由于干旱帶地區(qū)秋季與冬季氣溫的變化在空間梯度上較大。由圖1還可以看出,在相同距離下,雨量的結(jié)構(gòu)函數(shù)比氣溫的結(jié)構(gòu)函數(shù)大得多,主要是由于干旱帶地區(qū)降水量的分布不集中,且夏季局部地區(qū)常伴有陣性降水的原因造成的。

由實(shí)際觀測資料得到的氣溫與降水的結(jié)構(gòu)函數(shù)與距離的回歸曲線方程,如表1所示。

將式(5)~(8)分別代入表1中的回歸曲線方程,便可以得到寧夏干旱帶地區(qū)不同季節(jié)氣溫與雨量在線性內(nèi)插、平面內(nèi)插(正三角形中心內(nèi)插、正方形中心內(nèi)插)3種內(nèi)插方法下的最大容許距離,如表2所示。

由表2可知,在滿足內(nèi)插標(biāo)準(zhǔn)誤差小于觀測標(biāo)準(zhǔn)誤差條件下,正三角形內(nèi)插方案的最大容許距離最大,在此方案下,干旱帶地區(qū)氣溫的布站精度小于等于16.8 km,降水的布站精度小于等于16.8 km。所以為滿足觀測要求,干旱帶地區(qū)布站精度小于等于16.8 km為宜。

4 結(jié)語

文章統(tǒng)計(jì)分析了寧夏中部干旱帶地區(qū)氣溫與雨量的結(jié)構(gòu)函數(shù)與距離的關(guān)系,其擬合曲線基本呈線性關(guān)系,在研究的區(qū)域內(nèi),結(jié)構(gòu)函數(shù)隨距離的增加而增大,但不同季節(jié)的結(jié)構(gòu)函數(shù)均不同,氣溫的空間梯度變化在冬季最大,然后是秋季、夏季、春季。研究表明,正三角形中心內(nèi)插的精度最低,在此方案下,干旱帶地區(qū)布站精度為16.8 km。監(jiān)測網(wǎng)的合理分布是一個(gè)較復(fù)雜的問題,還應(yīng)該考慮重要城鎮(zhèn)、主要工礦企業(yè)、人口聚集區(qū)、主要交通干線及其他防汛重點(diǎn)區(qū)域,文章采用統(tǒng)計(jì)方法分析監(jiān)測網(wǎng)時(shí)僅從純業(yè)務(wù)的角度考慮了氣象監(jiān)測網(wǎng)的問題,但其理論方法可為其他監(jiān)測網(wǎng)的密度分析提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧文芳,王永華.空間結(jié)構(gòu)函數(shù)在上海地區(qū)氣象站網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),1989(3):325-332.

[2] 尉英華,東高紅,徐姝,等.海河流域不同地形站網(wǎng)密度對面雨量精度的影響[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2014,30(6):75-79.

[3] 中國氣象局.區(qū)域氣象觀測站建設(shè)指導(dǎo)意見[R].2009.