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关键词： 自动气象站   传感器   故障检测仪   主控模块  

摘要： 针对当前自动气象站故障检测设备种类繁多、检测准确率参差不齐、兼容性差及非便携性等问题,设计了一款自动气象站故障检测仪器。该设备集成了MCU控制器、(风速风向、雨量、气压、温湿度)传感器模块、人机交互(HMI显示屏)模块、北斗/GPS双模定位模块、4G无线通信模块、EEPROM存储模块、电压检测模块、通判检测模块、电源管理模块等核心组件,实现对自动气象站传感器的全面检测与监控。结果表明:该设备体积小、重量轻、准确率高、操作简单便于携带,提高自动气象站维修维护的时效性和准确率,给野外作业提供高效可靠的技术保障。

关键词： 北京   自动气象站   故障   判断及处理  

摘要： 本文以北京地区20个国家级气象观测站为例,选取DSG5型降水现象仪、HY-WP1A型天气现象智能观测仪、DTD4型冻土观测仪等三套易发生故障的代表性气象观测设备和易发生断电断网故障,结合作者日常值班值守中处理设备故障所积累的经验,帮助业务保障人员根据故障类型制定相应的快速诊断处理方法,为基层台站一线业务保障人员在日常工作和学习中提供有效参考,确保各类观测设备能够正常运行,有效提升北京市和其他地区综合观测气象设备数据的可用率和传输及时率。

关键词： 暴雨过程   区域自动气象站   空间类型   强度评估  

摘要： 区域自动气象站的广泛应用极大地提高了当前气象监测的覆盖面和精密度,能够为中小尺度灾害性天气监测预警和区域气象服务、气候分析等科研和业务应用提供重要的数据支撑。本文基于2015~2021年厦门市国家气象站和区域自动气象站逐日降水资料,对厦门市暴雨空间范围、强度和天气背景等进行分析,得到如下主要结论:(1)基于各区观测站点的面积权重,研制了暴雨过程空间范围划分指标,根据过程日最大值将暴雨过程划分为局地暴雨、部分暴雨、大部暴雨及全域暴雨;综合考虑评估因子之间的独立性及站点非均匀分布,基于不同量级暴雨站数和致灾影响,研制了暴雨过程强度评估指标,利用百分位法确定暴雨过程强度等级,实现暴雨过程空间范围和强度的紧密关联。(2)受山、海、湾、城地形地貌特点影响,厦门市降水的区域非均匀、局地性特点突出,平均年降水量、暴雨频次分布呈现从沿海向内陆递增,暴雨频次与地形的分布密切相关。(3)2015~2021年期间,共出现局地、部分、大部及全域暴雨过程106、37、16和5场;各月均出现暴雨过程,但集中于主汛期5~9月,以6月和8月为最多;164场暴雨过程包括特强、强、较强和一般强度分别为8、24、33和99场,总强度和平均强度均以2016年居首位、2020年最弱,8场特强暴雨的空间范围均在大部以上,而99场一般暴雨均为局地暴雨。(4)部分暴雨以上过程的典型影响系统包括冷空气活动、台风等热带低值系统、偏南气流、热带辐合带北抬、低层切变线及强对流等,大部以上特别是全域暴雨则主要由冷空气活动及台风(含热带低压)造成。在简述大部以上暴雨类型天气背景基础上,对2015年12月9日的罕见冬季全域特强暴雨进行了详细分析。本文所得结果可为开展监测评估、预报预警和精细化气象服务提供参考。

关键词： 通信协议   区域自动气象站   MQTT   数据压缩   传输及时率  

摘要： 目前各个厂家的区域自动气象站设备数据通信协议均基于UDP/TCP网络协议进行开发,这些通信协议在不稳定无线网络环境下运行情况均不甚理想。经统计,因不稳定无线网络环境造成的气象站故障约占区域自动气象站总故障的90%以上,因此本文基于物联网消息队列遥测传输协议(MQTT)设计一种能够适应不稳定无线网络区域自动气象站数据传输协议,同时对各型号区域自动气象站数据包进行统一化处理,减少数据包大小,有效解决因不稳定无线网络环境造成气象站故障较多的问题,实现了区域自动气象站数据传输的低网络开销和低网络依赖,提高数据传输及时率。

关键词： 区域自动气象站   防辐射罩   气温观测偏差订正   多元线性回归模型   随机森林模型  

摘要： 分析防辐射罩区域自动气象站气温值偏差变化特征,有助于自动站气温资料质量的订正,进而提高自动站气温资料的可用性。因此,基于2019年6月—2022年5月湖北省防辐射罩区域自动气象站及与其邻近的百叶箱站观测的逐小时气温资料,首先分析两类站点间小时气温偏差(T_(bs))的季节变化和日变化特征,并探讨降水、相对湿度、日照、风速等气象要素对T_(bs)的影响;然后,基于多元线性回归和随机森林方法,分别建立两种防辐射罩站观测气温订正模型,评估两种模型对防辐射罩站气温观测偏差的订正效果。结果表明:(1)总体上,白天时段防辐射罩站小时观测气温较其邻近百叶箱站加权平均小时观测气温要高,防辐射罩站年均高温日数较其邻近百叶箱站偏高20.0 d;(2)T_(bs)存在明显季节变化和日变化特征,总体呈现夏季高、冬季低且日间高、夜间和清晨低的特点,平均T_(bs)在晴天13:00(北京时,下同)最高,可达到1.0℃以上;(3)T_(bs)会随站点气象条件的变化而变化,在无降水现象时较大,而有降水时接近0℃;T_(bs)与相对湿度负相关,而与日照时数正相关,与风速则是先呈现正相关,随着风速增大至临界值以后呈现负相关;(4)多元线性回归和随机森林模型对防辐射罩站气温观测偏差均有较好的订正效果,使平均T_(bs)由0.72℃分别降至0.17℃和0.16℃。随机森林模型的订正效果总体优于多元线性回归模型,且对超过35℃的高温订正效果更佳,订正后防辐射罩站总高温日数下降比例超过55%。

关键词： 降水   质量控制   Madsen-Allerupt方法   百分位法   降水数据集  

摘要： 为分类检测隐藏较深的降水质量异常数据,定义了非实时降水质量异常事件,基于Madsen-Allerupt方法和百分位数法设计了一种自动气象站小时降水数据非实时质量控制方法,基于该方法对湖北省2481个区域自动气象站2005—2022年经实时质量控制的小时降水数据做进一步的非实时质量控制,制作了小时降水质控数据集,并初步做了应用评估。结果表明:(1)设计的方法能够有效实现隐藏较深降水质量异常数据的分类检测,降水量持续偏小占比为87.9%,降水时数异常占比为8.7%,降水量持续偏大占比为3.4%。(2)质量异常数据的总量逐年趋于减少,空间分布无明显差异,时间上4—10月质量异常事件总量低于其他月份,冬季占比最高为36.7%,夏季最低为13.1%。(3)湖北省降水数据的质量建站初期整体欠佳,从2008年开始稳步提升,2008—2022年年数据可用率平均为95.6%,年内4—10月的数据平均可用率为97.8%,高于其它月份的92.6%。

关键词： 自动气象站   防雷技术   接地系统  

摘要： 气象条件会影响各种生产生活活动.为准确预测天气情况,我国陆续兴建了许多自动气象站,在天气预报、地质灾害预警等方面具有重要作用.由于自动气象站易遭遇雷电灾害,有关人员需要根据气象站的雷电入侵途径、损失等做好气象站的防雷保护工作,减少雷电对气象站、农业生产的负面影响.基于此,本文通过重点分析自动气象站防雷技术,提出了自动气象站常用的防雷措施,以期为实际工作提供参考与借鉴.

关键词： 集成化管理   自动气象站   装备全寿命管理系统  

摘要： 阐述一套气象装备全寿命管理系统的设计,能够实现仓储、检定、维修、调配等环节的集成化管理,实现装备的分类细化和分属管理,形成具有连续性、可衔接的业务系统。

关键词： 自动气象站   原因   防护措施  

摘要： 在现代气象观测体系中,自动气象站扮演着实时、不间断地收集气象信息的核心角色,对于精准天气预报、深入气候分析及广泛环境监测等任务相当重要。这些站点通常被部署在开阔且少有人烟的野外环境中,极易成为雷电袭击的目标,引发设备故障、数据误差乃至安全事故等严重隐患。本文致力于剖析自动气象站易受雷击原因,并针对性地探讨有效的防雷保护措施。

关键词： 资料同化   大气边界层数值模拟   加密探空资料   地面自动气象站资料  

摘要： 利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以上两种资料(M-DA)的同化试验,研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明:垂直方向上,加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用,可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献,但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上,地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广,加密探空资料改善力度较强,然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势,可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面,同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长,对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短,其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h,对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上,同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好,两种资料在同化后可以相互补充各自的不足,能较强地改善模式的初始场,从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。