南昌市2006-2008年人工與自動測濕對比觀測分析

摘 要:通過對南昌市2006-2008年人工干濕球濕度和自動站濕敏電容濕度數據進行較全面的對比分析，得出自動站濕度比人工濕度更精確的基本結論。

關鍵詞:人工與自動濕度對比分析

中圖分類號:P42文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0135-01

引言

在地面氣象觀測中，濕度的測量是一個難點。在我國，傳統的測濕方法以干濕球溫度表測濕法為主。近年來在我國基層臺站普遍推廣的自動氣象站采用的是濕敏電容濕度傳感器測濕。同干濕球測濕法相比，除操作上實現了全自動外，其測濕的準確性如何，還需要經過大量的分析檢驗。本文對南昌市2006-2008年人工干濕球濕度和自動站濕敏電容傳感器濕度數據進行了較全面的對比分析，得出自動站濕度比人工測濕更精確的基本結論。

1 所用資料

南昌國家基本氣象站位于南昌市青云譜區氣象路43號(郊外)，經度115°55′，北緯28°36′，海拔46.9m，開展人工干濕球球狀自然通風濕度觀測已有50多年的歷史且未遷站過，資料具有較好的連續性和可比性。2002年建成自動站，經過兩年的對比觀測，于2005年實現自動站單軌運行，采用濕敏電容濕度傳感器測濕。2006-2008年在自動站的基礎上，又同時實行24小時人工干濕球溫度表濕度觀測，這為進行人工與自動測濕對比分析提供了較好的條件。本文所用資料為:

(1)相對濕度是表示空氣距離飽和即干濕程度的。因自動站濕敏電容傳感器測定的是相對濕度，故本文只對人工和自動站均同時測定的相對濕度進行比較分析。

(2)平均值指月平均相對濕度，由日平均值而得，而日平均值均則由人工及自動24小時定時值計算得來。

(3)最小濕度，人工值采用從自記紙中挑取，自動值從J文件分鐘資料自動挑取；

(4)最大值:因目前資料中，人工和自動觀測均不挑取最大相對濕度，故為簡化起見，均從人工及自動24小時定時值中挑取，可能會有一些誤差。

(5)單位均為相對濕度的單位即(%)，一般保留到整數，但為了分析的精細，年平均或過程平均濕度差保留到兩位小數。

(6)文中所用數據資料均來自2006-2008年南昌國家基本氣象站A、J文件及人工與自動月、年報表。

2 測量數據對比

2.1 平均值對比

2006-2008年各月人工、自動平均濕度及其差值，各月求和后再平均即得年均差值。結果人工與自動年平均差值2006年為6.25，2007年為6.58，2008年為4.33。

2.2 最小值對比

2006-2008年各月人工、自動最小濕度及其差值，各月求和后再平均即得年均差值。結果最小濕度人工與自動年平均差值2006年為6.16，2007年為7.33，2008年為6.67。

2.3 最大值對比

2006-2008年各月人工、自動24小時定時最大濕度及其差值，各月求和后再平均即得年均差值。結果最大濕度人工與自動年平均差值2006年為6.75，2007年為6.00，2008年為3.08。

2.4 幾種特殊天氣條件下的對比

上述數據基本上反映的是常規狀態下兩種儀器所測平均值、最小、最大值的對比情況，應該能反映一個總體情況。但在一些極端氣象條件下數據如何，也是考察氣象儀器性能的重要條件。一般認為，濕敏電容在高溫、高濕或低溫、低濕時誤差較大，故主要對這幾方面進行對比。

(1)高濕條件:

選取了兩次過程，一是2006年1月29日6時至10時的大霧天氣，平均差為11；另一次是2008年11月5-7日連陰雨天氣，平均差為0。

(2)低溫、低濕條件:

作為測濕的另兩個極端條件，低溫(-10度以下)和低濕(小于5%)南昌站均不具備，故嚴格來說南昌站不具備這兩種條件下的比較數據。這里僅舉兩次相對符合條件的個例進行初步比較。一次是2008年2月1日到4日的低溫過程，平均氣溫為0°，最低氣溫-4.2°。這次過程人工與自動站濕度平均差為3，最小差值為5；另一次是2008年3月3日到5日的低濕過程，過程人工平均濕度為38，自動平均為29，差值為9；最小值人工為19，自動為12，差值為7。

3 分析與討論

通過上述南昌市2006-2008年人工干濕球濕度和自動站濕敏電容傳感器濕度數據對比，可以對人工干濕球和自動站濕敏電容兩種測濕方法進行一些討論:

(1)無論從平均值對比，還是從最大、最小值的對比來看，自動站濕度均小于人工濕度，且沒有出現正負、跳躍性等不規則的變化，說明濕敏電容傳感器測濕性能好，儀器狀態穩定。

(2)從2006-2008年人工與自動濕度差值變化分析，2006年、2007年的平均、最大和最小值差值都非常穩定、一致，在6%～7%；而2008年則出現了一些變化，最小值與前兩年一致，仍相差6%～7%，但平均和最大值差值為3%～4%，減小了3%；如考慮權重因素，三年的平均差值以6%～7%為宜。

(3)極端天氣條件下的對比分析

從以上幾次個例對比情況可知，除高濕條件下兩者差值變化較大，其他幾種情況基本在正常范圍以內。在高濕條件中，單純的大霧天氣，如果時間較短時，濕敏電容反應不及干濕快，故兩者差值較大，而在連陰雨過程中，由于長時間維持高濕度，故兩者基本無差值，這是不同于常規情況的。

(4)兩種測濕方法的準確性分析

從測濕原理可知，用干濕球溫度表測濕時，存在著一個干濕表系數A，只有當風速＞2.5m/s后，A值逐漸趨于臨界值，此時所測得的濕度才達到當時的實際濕度。而目前南昌站現用的是百葉箱球狀自然干濕表，根據2006-2008年觀測記錄，離地面10m的年平均風速為2.0m/s，百葉箱1.5m高度的實際風速應該還要小于這個風速。由此可知，實際的通風速度離理想要求有一定距離。由于風速偏小，使得濕球表面的熱交換不充分，導致其示值下降不夠，從而干濕球差值較小，由此計算得出的濕度便比實際濕度要大。相反，在濕敏電容測濕中，不存在人工測濕中的系數A的問題，空氣濕度與電容量存在較好的線性關系。因而，從理論上說濕敏電容測濕比用干濕球溫度表測濕應該更準確。盡管嚴格地說，不能以濕敏電容的值作為“真值”來比較，但干濕球系統性偏大的表現仍然是十分確定的。這一分析結果，同上述的實際觀測結果也是一致的。

參考文獻

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