自动与人工观测气温差异偏大的原因及影响分析——以143个国家基准站为例

利用143个国家基准站2002—2010年自动与人工逐日平行观测资料进行对比分析，评估自动观测与人工观测气温的差异，着重分析两者存在的较大差异及其发生原因，并利用惩罚最大t检验（pmt）方法结合台站元数据中自动观测仪器变化信息，客观评价自动观测对气温序列均一性的影响。结果表明：(1)51.29%、54.14%、67.18%的自动观测日平均、日最高、日最低气温大于人工观测值，差值在±0.2℃之间的百分率分别为78.8%、63.1%、60.9%，平均对比差值分别为0.05、0.09、0.15℃，标准差为0.14、0.22和0.15℃，各气温要素的差值、绝对差值和标准差随自动观测时间的增长并无明显的增大或减小的趋势，且空间分布各有不同；(2)通过对对比差值、绝对差值、标准差的分类比较、逐步筛选发现，少数台站自动与人工观测值差异较大，对于采集自同一传感器的不同气温要素，平均、最高、最低气温的差值表现也不尽一致。经pmt检验，在平均气温、最高气温和最低气温的绝对差值最大的20个站中分别有35%的台站的月平均气温序列、35%的台站的月平均最高气温序列和25%的台站的月平均最低气温序列由于自动观测仪器变化引起序列的非均一；(3)分析认为：温度传感器检定更换而导致的仪器示值误差变化会造成自动与人工观测对比差值跳变，而温度传感器或数据采集器等电子元器件的零点漂移会导致自动观测气温严重偏离人工观测值，这两种因素会导致自动与人工观测气温差异偏大，也是自动观测仪器变化导致气温序列产生非均一断点的可能原因。建议加强自动观测数据的监测与质量控制，增加观测仪器检定示值误差订正，并采取硬件、软件补偿等方法，实现温度零点补偿，尽可能地减小或消除仪器误差，提高自动观测资料的准确性。