淺析自動站與人工站地面溫度差值原因

張立群，唐景杰，馮樹生

（綏化市氣象局，黑龍江 綏化 152002）

1 引言

自動氣象站投入氣象業(yè)務(wù)運(yùn)行后，所測得的氣象要素值和人工觀測值常常存在某些差異。當(dāng)人工觀測數(shù)據(jù)和自動值之間差值較大時，應(yīng)進(jìn)行綜合分析判斷，確定產(chǎn)生誤差的原因并加以解決是確保自動氣象站采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的必要措施。通過對比分析，總結(jié)出人工觀測地溫值與自動站數(shù)據(jù)差值較大的原因，并提出了具體的檢查與排除方法。

2 差值產(chǎn)生的原因

2.1 下墊面性質(zhì)狀況不同

（1）初冬土壤凍結(jié)造成差異：初冬無積雪覆蓋時，每日調(diào)整最高最低地面溫度表后，如果土壤已經(jīng)凍結(jié)，安放時不能做到與土壤緊密結(jié)合，會造成兩者之間差值較大。

（2）土壤疏松度不同造成差異：安裝地溫傳感器的土壤質(zhì)地與人工地溫表有時會出現(xiàn)疏松度不一致情況。結(jié)構(gòu)緊密、細(xì)質(zhì)的土壤比結(jié)構(gòu)疏松土壤的反射率大，吸收熱量能力相對較弱，這樣也會造成一定差異。

（3）土壤濕度不同造成差異：相同的太陽輻射強(qiáng)度，潮濕土壤吸收的熱量多于干燥土壤，其含水量較多、比熱大，升溫幅度偏小，溫度偏低；而干燥土壤雖然吸收熱量相對較少，但因比熱很小，升溫幅度大，溫度偏高。因此自動值與人工值出現(xiàn)差值較大的現(xiàn)象。

（4）積雪影響造成差異：地溫傳感器被積雪覆蓋時不能移動傳感器，其測量的是積雪覆蓋下的溫度。人工地面三支溫度表測量的是雪面溫度，造成兩者差值較大。同時在積雪消融期間，傳感器積雪是自然消融，人工儀器每天安放調(diào)整對積雪造成破壞，干濕不一，也能造成兩者差值較大。

2.2 觀測時間不同

人工觀測時間一般為45-60分之間，而自動站采集地溫?cái)?shù)據(jù)為正點(diǎn)的00分，存在觀測時間的差異。當(dāng)天氣突變、溫度巨升或巨降、云量變化較大時，可能引起差值超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；人工地溫極值觀測為每日20時，傳感器極值出現(xiàn)當(dāng)時就會被采集到采集文件中，兩者之間也會造成差異。

2.3 響應(yīng)時間不同

人工觀測儀器與地溫傳感器構(gòu)造不同，感應(yīng)速度有差異，即響應(yīng)時間不同，地溫傳感器較地面溫度表更為靈敏。

2.4 儀器安置狀況影響

由于地溫的上升、下降速度和振幅遠(yuǎn)大于空氣溫度變化，如果儀器安裝不規(guī)范，安置不良或完全掩埋，甚至完全脫離地面，測量主要變成土壤內(nèi)溫度或近地處空氣溫度，也是造成誤差較大的原因之一。

2.5 傳感器或地面溫度表自身原因

地溫傳感器和地溫表安置在露天，在有陽光照射的時候，兩者感應(yīng)部分不光響應(yīng)土壤溫度的變化，還將響應(yīng)由于太陽直射露出部分而引起的溫度變化，由于構(gòu)造不同，造成自動站地溫比人工站地溫高。同時長期受日曬、風(fēng)、雨、雪影響，本身性能變劣也能造成兩者之間出現(xiàn)差異。

3 檢查與排除

（1）安裝地溫表和地溫傳感器的裸地表土應(yīng)保持疏松、平整、無草，雨后及時維護(hù)。地表板結(jié)、龜裂，疏松地溫場時應(yīng)同時疏松好人工儀器與地溫傳感器周圍土壤，并盡量使兩者土壤疏松度一致。

（2）安裝情況檢查應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，安裝好地面溫度表和地溫傳感器。必須切實(shí)做到感應(yīng)部分一半埋入土中，一半露出地面，淺層和深層地溫安裝深度和角度要符合要求，擦拭沾附在上面的雨、露、霜、雪和雜物。

（3）每天20時觀測后和大風(fēng)、雷雨天氣過后，應(yīng)認(rèn)真檢查一次，保證安裝正確。初冬無積雪，20時土壤凍結(jié)情況出現(xiàn)時，此種狀況應(yīng)在交接班時告訴接班員，加強(qiáng)對儀器的檢查維護(hù)。

（4）由于地溫傳感器和地溫表本身性能不良所造成差值較大的，應(yīng)及時更換，以確保記錄的真實(shí)性、準(zhǔn)確性。

4 小結(jié)

通過人工與自動站地溫?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生差異原因分析得出，絕大多數(shù)差異是客觀合理的，是兩種觀測體制不同造成的。在實(shí)際工作中，只有嚴(yán)格執(zhí)行《地面氣象觀測規(guī)范》，避免人為主觀差異，減少地溫差異波動幅度，才能使地溫?cái)?shù)據(jù)更加可靠、準(zhǔn)確、有代表性。