阎廷 柯莉萍 吕静 陈银东 张艳
贵州省威宁县气象局 553100
摘要：本文用2019年2-4月威宁国家级地面观测站日照时数平行观测资料,对比评估了自动与人工观测日照时数的小时、日值一致性进行分析,结果表明: 2月、3月、4月、2-4月小时自动观测时数大于0的次数分别比人工观测要多14次、22次、6次、42次，小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例分别为4.6%、5.5%、4.0%、4.7%；3月小时自动观测时数大于0的次数比人工观测要多22次，小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为4.6%；2月、3月、4月、2-4月小时自动观测均与人工观测数据呈正相关性，相关系数分别为0.9788、0.9724、0.9841、0.9733，这说明小时自动观测与人工观测一致性较好，S差值也较小。2月、3月、4月、2-4月全天S差值≥+0.4或≤-0.4的比例分别为18.5%、41.7%、64.3%、41.8%；2月、3月、4月、2-4月全天自动观测日照时数均与人工观测数据呈正相关性，相关系数分别为0.9776、0.8209、0.9601、0.9022，这说明全天自动观测与人工观测一致性较好。
关键词：国家基准气候站；日照时数；人工观测；自动观测
引言
自2019年1月1日起威宁国家基准气候站启用了光电式数字日照计，促使日照由以往的暗筒式日照计观测（人工观测）向自动化观测方向转变。近年来，许多学者对不同观测仪器观测的日照数据开展了研究。高青芳等人[1]详细研究了暗筒式日照计的常见误差来源。石振文[2]对人工观测和 CSD1型日照传感器自动观测的记录进行过对比分析，证实人工观测与自动观测日照时数之间有非常好的相关性。本文主要对威宁国家基准气候站暗筒式日照计（人工观测）及光电式数字日照计（自动观测）数据一致性进行分析，为今后使用该要素进行相关应用研究提供指导。
1.资料与方法
本文资料来源于威宁国家基准站，暗筒式日照计（以下将“使用暗筒式日照计观测”称为“人工观测”、DFC1光电式数字日照计（以下称为“自动观测”，选取2019年2-4月的平行观测资料，分别从数据完整性、数据准确性等方面进行分析评估。文中对日照时数差值 S 差值进行定义：S差值 =S 自动观测值 -S 人工观测值。
2数据评估结果
2.1完整性分析
评估时间段内自动观测和人工观测均无缺测情况，月缺测率为0%。
2.2数据一致性分析
分别对两种观测方式的小时日照时数和日合计日照时数进行统计对比，对比结果具体如下所述。
2.2.1小时日照时数一致性分析：
（1）2月小时日照时数的一致性分析
通过对2019年2月自动观测和人工观测小时日照日数进行对比分析可知，人工观测小时日照时数大于0的次数一共有266次，自动观测小时日照时数大于0的次数一共为280次。2月小时自动观测时数大于0的次数比人工观测要多14次。小时S差值等于0的次数一共为200次，占比70.7%；小时S差值为±0.1的比例为7.8%，小时S差值为±0.2的比例为9.9%；小时S差值为±0.3的比例为7.1%；小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为4.6%；由图1分析可知，2月小时自动观测与人工观测数据呈正相关性，相关系数为0.9788，两者一致性较好。
图1 2月小时自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
（2）3月小时日照时数的一致性分析
通过对2019年3月自动观测和人工观测小时日照日数进行对比分析可知，人工观测小时日照时数大于0的次数一共有202次，自动观测小时日照时数大于0的次数合计为224次。自动观测时数大于0的次数比人工观测要多22次。小时S差值等于0的次数一共为138次，占比58.7%；小时S差值为±0.1的比例为21.3%，小时S差值为±0.2的比例为8.9%；小时S差值为±0.3的比例为5.5%；小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为5.5%；由图2分析可知，3月小时自动观测与人工观测数据之间的相关系数为0.9724，两者一致性较好。
.png)
图2 3月小时自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
（3）4月小时日照时数的一致性分析
通过对2019年4月自动观测和人工观测小时日照日数进行对比分析可知，人工观测小时日照时数大于0的次数合计259次，自动观测小时日照时数大于0的次数合计为265次。自动观测时数大于0的次数比人工观测要多6次。小时S差值等于0的次数一共为159次，占比57.8%；小时S差值为±0.1的比例为19.3%，小时S差值为±0.2的比例为12.7%；小时S差值为±0.3的比例为6.2%；小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为4.0%；由图3分析可知，4月小时自动观测与人工观测数据之间的相关系数为0.9841，两者一致性较好。
.png)
图3 4月小时自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
（4）2—4月小时日照时数的一致性分析
通过对2019年2-4月自动观测和人工观测小时日照日数进行对比分析可知，人工观测小时日照时数大于0的次数合计727次，自动观测小时日照时数大于0的次数合计为769次。自动观测时数大于0的次数比人工观测要多42次。小时S差值等于0的次数一共为497次，占比62.7%；小时S差值为±0.1的比例为15.8%，小时S差值为±0.2的比例为10.6%；小时S差值为±0.3的比例为6.3%；小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为4.7%；由图4分析可知，2-4月月小时自动观测与人工观测数据之间的相关系数为0.9773，两者一致性较好。
.png)
图4 2-4月小时自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
2.2.2全天日照时数的一致性分析
（1）2月全天日照时数的一致性分析
通过对2019年2月自动观测和人工观测全天日照日数进行对比分析可知，人工观测与自动观测全天日照时数大于0的次数均为27次。全天S差值等于0的次数一共为4次，占比14.8%；全天S差值为±0.1的比例为37%，全天S差值为±0.2的比例为14.8%；全天S差值为±0.3的比例也是14.8%；全天S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为18.5%；由图5分析可知，2月全天自动观测与人工观测数据呈正相关性，相关系数为0.9776，两者一致性较好。
.png)
图5 2月全天自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
（2）3月全天日照时数的一致性分析
通过对2019年3月自动观测和人工观测全天日照日数进行对比分析可知，人工观测全天日照时数大于0的次数合计为23次，自动观测全天日照时数大于0的次数合计为24次。全天S差值等于0的次数一共为2次，占比8.3%；全天S差值为±0.1的比例为20.8%，全天S差值为±0.2的比例为12.5%；全天S差值为±0.3的比例也是16.7%；全天S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为41.7%；由图6分析可知，3月全天自动观测与人工观测数据呈正相关性，相关系数为0.8209，两者一致性较好。
.png)
图6 3月全天自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
（3）4月全天日照时数的一致性分析
通过对2019年4月自动观测和人工观测全天日照日数进行对比分析可知，人工观测与自动观测全天日照时数大于0的次数均为28次。全天S差值等于0的次数一共为2次，占比7.1%；全天S差值为±0.1的比例为14.3%，全天S差值为±0.2的比例为7.1%；全天S差值为±0.3的比例也是7.1%；全天S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为64.3%；由图7分析可知，4月全天自动观测与人工观测数据呈正相关性，相关系数为0.9601，两者一致性较好。
.png)
图7 4月全天自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
（4）2—4月全天日照时数的一致性分析
通过对2019年2-4月自动观测和人工观测全天日照日数进行对比分析可知，人工观测全天日照时数大于0的次数合计78次，自动观测全天日照时数大于0的次数合计为79次。自动观测时数大于0的次数比人工观测要多1次。全天S差值等于0的次数一共为8次，占比10.1%；全天S差值为±0.1的比例为24.1%，全天S差值为±0.2的比例为11.4%；全天S差值为±0.3的比例为12.7%；全天S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为41.8%；由图8分析可知，2-4月月全天自动观测与人工观测数据之间的相关系数为0.9022，两者一致性较好。
图8 2-4月全天自动观测与人工观测日照时数相关性分析散点图
3结论
（1）2月、3月、4月、2-4月小时自动观测时数大于0的次数分别比人工观测要多14次、22次、6次、42次，小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例分别为4.6%、5.5%、4.0%、4.7%；3月小时自动观测时数大于0的次数比人工观测要多22次，小时S差值≥+0.4或≤-0.4的比例为4.6%；2月、3月、4月、2-4月小时自动观测均与人工观测数据呈正相关性，相关系数分别为0.9788、0.9724、0.9841、0.9733，这说明小时自动观测与人工观测一致性较好，S差值也较小。
（2）2月、3月、4月、2-4月全天S差值≥+0.4或≤-0.4的比例分别为18.5%、41.7%、64.3%、41.8%；2月、3月、4月、2-4月全天自动观测日照时数均与人工观测数据呈正相关性，相关系数分别为0.9776、0.8209、0.9601、0.9022，这说明全天自动观测与人工观测一致性较好。
参考文献：
[1] 高青芳,范宜构,陈雪芹.暗筒式日照计常见差分析[J].气象科技,2009, 37(4):511 -512.
[2]石振文．人工与自动日照观测的对比分析［C］//中国气象学会． 中国气象学会2006 年年会 “提高大气监测自动化水平、为业务技术体制改革作贡献”分会场论文集． 北京: 中国气象学会，2006: 195-201．
作者简介：阎廷（1986.01）女，汉族，贵州省威宁人，本科学历，综合气象观测工程师，从事研究方向或职业：气象。