貴州省印江縣自動與人工日照觀測對比分析研究

雷霆 白楊 張丹丹 張軍

摘要 對比分析印江縣2019年人工和自動日照數據，得出如下結論：（1）印江縣2019年觀測到人工日照972.9 h，自動日照993.7 h，人工和自動日照時數均是1月最少，8月最多;（2）印江縣2019年逐日人工日照0 h天數為206 d，自動日照0 h天數為181 d，人工日照時數與自動日照時數呈明顯正相關性，相關系數為0.98;（3）印江縣2019年日照時數為1 045.8 h，日平均日照為2.87 h，8月日照時數最多為193.8 h，逐月訂正值在0.5～9.6 h;（4）印江縣2019年人工與自動日照均是春季日照時數最少，秋季日照時數最多，夏季和秋季自動日照時數高于人工日照，春季和冬季自動日照時數低于人工日照，即在夏季和秋季光電式日照計靈敏性和分辨率高于暗筒式日照計。

關鍵詞 日照;相關系數;訂正值

中圖分類號：P412.14 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）08–0–02

Abstract By comparing and analyzing the artificial and automatic sunshine data of Yinjiang County in 2019， the following conclusions are drawn ：（1） In 2019， 972.9 hours of artificial sunshine and 993.7 hours of automatic sunshine were observed in Yinjiang County. The hours of artificial and automatic sunshine were both the least in January and the most in August. （2） In 2019， there were 206 days of artificial sunshine and 181 days of automatic sunshine on a daily basis in Yinjiang County. There was a significant positive correlation between artificial sunshine hours and automatic sunshine hours， and the correlation coefficient was 0.98. （3） The sunshine hours of Yinjiang County in 2019 are 1 045.8 h， the daily average sunshine hours are 2.87 h， the maximum sunshine hours in August are 193.8 h， and the monthly fixed value is between 0.5 and 9.6 h; （4） In 2019， both artificial and automatic sunshine in Yinjiang County are the least in spring， and the most in autumn. The automatic sunshine hours in summer and autumn are higher than artificial sunshine hours， and the automatic sunshine hours in spring and winter are lower than artificial sunshine hours. That is to say， the sensitivity and resolution of photoelectric daylight meter in summer and autumn are higher than that of dark cartridal daylight meter.

Key words Sunshine; Correlation coefficient; Correction value

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.08.034

日照觀測為地面氣象觀測工作的要素之一。目前，全國大部分臺站仍以人工器測方式為主。新型自動日照計因跟蹤架基本是時鐘控制或直流電機控制，跟蹤太陽的準確度不高，誤差較大，使用該儀器獲取的日照資料達不到準確性的要求，無法取代人工日照觀測。通過對比分析日照自動觀測數據與人工觀測數據，提出新型自動氣象站設備配置和測報軟件方面存在的問題及具體的改進建議，達到日照自動觀測能穩妥可靠地取代人工觀測的目的。目前，國內氣象部門除了在較高緯度地區使用聚焦式日照計 （又稱康培司托克式日照計）記錄日照時數外，大部分地區使用暗筒式日照計（又稱喬唐式日照計），仍需要人工涂藥、換紙和畫線記錄，與現代化觀測的發展要求不相匹配。根據日照時數定義，直接測量直接輻射的輻照度是最準確的，但對跟蹤裝置要求較高，同時上下午需至少對光點1次[1]。張緯敏等[2]研究發現，直射表跟蹤不準的差值比暗筒式日照計閾值不準的誤差還大。劉娜等[3]研究發現，直接輻射表比暗筒式日照計觀測記錄平均偏低0.51 h。總體來講，人工觀測數據與自動觀測數據仍然存在差異，但自動觀測是未來發展的趨勢，只有進行對比分析，不斷修正誤差值，才能使其達到日照自動觀測能穩妥可靠取代人工觀測的目的[4-5]。

1 資料與方法

通過對印江縣2019年人工與自動日照進行對比分析，訂正印江縣2019年逐日自動日照，并作相關分析，統計逐月、各個季節的自動日照訂正值。

2 研究成果

2.1 印江縣逐日日照特征

對印江縣2019年1—12月逐日人工和自動日照進行統計分析，人工日照0 h天數為206 d，自動日照0 h天數為181 d;7月、8月人工日照出現0 h天數最多，為27 d，8月自動日照出現0 h天數最多（27 d）;印江縣人工日照2019年日平均日照時數是2.67 h，1月日平均日照時數最少（0.14 h），8月日平均日照時數最多（5.95 h）;自動日照2019年日平均日照時數是2.72 h，1月日平均日照時數最少（0.15 h），8月日平均日照時數最多（6.13 h）。

根據統計分析，印江縣2019年人工觀測日照6月3日出現最長日照時數12.5 h，自動觀測日照7月3日出現最長日照11.9 h，對2019年印江縣逐日人工日照時數與自動日照時數進行相關性分析，發現二者呈明顯的正相關性，相關系數r=0.98，達到了顯著性檢驗水平。

統計分析人工和自動觀測日照大于0 h天數，對人工與自動觀測日照時數做差值處理，人工日照與自動日照差值在-3.9～3.2，其中有97 d人工日照時數高于自動日照時數即逐日人工日照與自動日照的差值為正值，合計52.1 h;有101 d人工日照時數低于自動日照時數即逐日人工日照與自動日照的差值為負值，合計72.9 h，只有8 d人工日照時數與自動日照時數相同（圖1），即在逐日日照觀測數據中，光電式數字日照計觀測到的自動日照敏感度更高。

按照人工日照與自動日照的逐日差值對自動日照時數進行訂正，即以正值訂正自動日照時數形成訂正日照值。對訂正后印江縣2019年日照時數值進行統計分析，印江縣2019年日照時數為1 045.8 h，日平均日照為2.87 h;逐月日照時數為5～193.8 h，8月日照時數最多（193.8 h），1月日照時數最少（5 h），秋季出現日照時數最多，逐月訂正值在0.5～9.6 h，訂正后逐月日平均日照時數在0.16～6.25 h。對印江縣2019年人工日照、自動日照、訂正自動日照進行對比，訂正后的自動日照值按照人工與自動日照差值正值進行訂正，所以日照時數曲線是最高的。

2.2 印江縣逐月日照特征

對印江縣2019年1—12月逐月人工觀測日照和自動觀測日照值進行統計，全年觀測到人工日照972.9 h，自動日照993.7 h，印江縣2月、9月、10月、11月、12月人工日照時數值比自動日照時數值高0.5～8.1 h，其中11月人工日照比自動日照高8.1 h;1月、3—8月人工日照時數值比自動時數值低0.1～12.2 h，其中7月人工日照比自動日照低12.2 h。由此可表明，2月、9月、10月、11月、12月人工日照時數高于自動日照時數，即這5個月暗筒式日照計觀測到的日照敏感度更高，其余月份光電式數字日照計觀測的日照敏感度更高。

印江縣2019年1—12月逐月人工日照時數是4.4～184.4 h，其中1月日照時數最少（4.4 h），8月日照時數最多（184.4 h）;逐月自動日照時數是4.5～190.1 h，與人工日照相同，1月日照時數最少（4.5 h），8月日照時數最多（190.1 h）。

2.3 印江縣各季節日照特征

印江縣2019年人工日照春季日照時數最少（108.4 h），秋季日照時數最多（472.2 h）;印江縣2019年自動日照春季日照時數最少（108.4 h），秋季日照時數最多（486.2 h）;夏季和秋季自動日照時數高于人工日照，春季和冬季自動日照時數低于人工日照。即在夏季和秋季光電式日照計觀測到的日照敏感度更高，春季和冬季暗筒式日照計觀測到的日照敏感度更高。

3 研究結論

印江縣2019年觀測到人工日照972.9 h，自動日照993.7 h，人工和自動日照時數均是1月最少，8月日照時數最多。

印江縣2019年逐日的人工日照0 h天數出現206 d，自動日照0 h天數出現181 d。人工和自動日照均在8月出現0 h天數最多（27 d），且8月日平均日照時數最多。人工日照時數與自動日照時數呈明顯的正相關性，相關系數為0.98。

本項目將印江縣2019年人工日照與自動日照的日差值正值作為訂正值，對逐日自動日照數據進行訂正，形成訂正日照數據，印江縣2019年日照時數為1 045.8 h，日平均日照為2.87 h， 8月日照時數最多（193.8 h），統計出逐月訂正值在0.5～9.6 h。

印江縣2019年人工與自動日照均是春季日照時數最少，秋季日照時數最多;夏季和秋季自動日照時數高于人工日照，春季和冬季自動日照時數低于人工日照，即在夏季和秋季光電式日照計靈敏性和分辨率高于暗筒式日照計。

根據以上研究結果，認為春季和冬季應該按照訂正值對自動日照進行訂正，使日照數據代表性更高。

參考文獻

[1] 氣象局.地面氣象觀測規范[J].北京：氣象出版社，2003（3）：56–59.

[2] 張緯敏，譚月香.日照計測量誤差探討[J].氣象，2000，26（5）：17–19.

[3] 劉娜，任芝花，余予.直接輻射表與日照計觀測日照時數的差異評估[J].氣象，2015，41（1）： 68–75.

[4] 孟慶勇，旺堆.DZZ5新型自動站直射表日照觀測與人工觀測對比[J].氣象科技，2015，43（3）： 417–421.

[5] 廖桉樺，顧人穎，王杰.暗筒式日照計與CSD3自動日照儀數據對比分析[J].浙江農業科學，2018 （1）：88–90.

責任編輯：黃艷飛