阿克苏地区暗筒式日照及华云DFC2光电式数字日照计数据对比分析及应用浅析

阿克苏地区暗筒式日照及华云 DFC2光电式数字日照计数据对比分析及应用浅析

胡玥 艾斯卡尔 · 托合提

新疆维吾尔自治区阿克苏地区阿瓦提县气象局 843200

摘要:【目的】掌握暗筒式日照及华云DFC2光电式数字日照计之间差异及原因，为今后利用光电式日照计获取更加精确的日照观测资料提供依据。【方法】采用EXCEL数理统计方法来完成对数据的统计分析。【结果】不同台站、不同月份、不同季节人工观测与仪器自动观测日照时数也存在一定的区别。虽说人工观测日照和自动日照时数观测存在一定的差异，但是二者也存在相关性。造成人工日照观测数据和自动观测数据之间差异是多方面造成的，涉及到仪器的工作原理、观测方式、天气状况等各类因素。【结论】通过对阿克苏地区部分台站暗筒式日照及华云DFC2光电式数字日照计数据进行对比分析，能够为自动站华云DFC2光电式数字日照计的高质量运行提供重要指导依据。

关键词：暗筒式日照；华云DFC2光电式数字日照；对比分析；应用

引言

DFC2光电式数字日照计作为一种新型的光电式数字日照计，其具有观测精度高、性能稳定、响应快速、易于维护、操作简单等特点，能够满足日照自动化观测业务的需求^[1]。本文主要对阿克苏地区暗筒式日照及华云DFC2光电式数字日照计数据进行对比分析，找出两种设备应用过程中存在差异的主要原因，为今后利用光电式日照计获取更加精确的日照观测资料提供依据。

1资料与方法

资料来源于新疆阿克苏地区的10个气象站，测量日照仪器有：暗筒式日照计观测获得的日照时数数据称为“人工观测值”，还有华云DFC2光电式数字日照计主站观测的数据称为“自动观测值1”，华云DFC2光电式数字日照计备份站观测的日照时数数据称为“自动观测值2”；资料选取2019年1月1日—6月30日这个时间段的日照观测资料。本文中对日照时数差值进行定义：S差值 1=S人工观测值-S 自动观测值1 ；S差值2=S人工观测值-S自动观测值2。

2人工观测日照与自动日照时数的对比分析

2.1逐月观测数据对比分析

阿克苏地区10个台站中新和、拜城2个台站数据有缺测现象，在这里剔除这2个台站进行分析。

人工观测和自动观测1逐月数据对比分析方面，阿克苏地区各台站人工观测日照累计值与自动观测1之间的差值处于72.9h~365.4h之间。从逐月差值情况来看，大部分台站S差值1最大出现在4月份。

人工观测日照值与自动观测2相比较而言，除了乌什1-6月累计S差值2小于0之外，其他7个台站1-6月累计值S差值2同样大于0，也说明这7个台站人工观测日照值也比自动观测2的日照值高。

2.2一致性分析

通过图1分析可知，2019年1-6月阿克苏各台站人工观测日照值与自动观测值1均呈正相关性，阿克苏、库车、沙雅、乌什、阿瓦提、阿拉尔、温宿、柯坪8个台站人工观测值与自动观测值1之间的相关系数分别为0.9757、0.7586、0.9863、0.8855、0.8583、0.9068、0.9849、0.9124，均达到了显著性检验水平，人工观测与自动观测1的数据一致性较好。

图1阿克苏地区各台站2019年1-6月的人工观测与自动观测1日照时数相关性分析散点图

由图2分析可知，2019年1-6月阿克苏各台站人工观测日照值与自动观测值2同样呈正相关性，阿克苏、库车、沙雅、乌什、阿瓦提、阿拉尔、温宿、柯坪8个台站人工观测值与自动观测值2之间的相关系数分别为0.9797、0.9395、0.5316、0.9884、0.9523、0.9109、0.9865、0.9127，同样达到了显著性检验水平，这表明人工观测与自动观测2的数据一致性较好。

通过上述分析说明主站、备份站自动观测数据均与人工观测数据呈正相关性，具有较好的一致性。

图2 阿克苏地区各台站2019年1-6月的人工观测与自动观测2日照时数相关性分析散点图

2.3逐旬、逐日人工观测时数与自动观测日照时数对比分析

在这里选取阿克苏地区10个测站2019年5月和6月的人工与自动观测方法获取的观测数据进行对比分析。

由阿克苏地区2019年5月各旬人工观测与自动观测1对比S差值1分析可知，阿克苏地区5月上旬平均S差值1为-2.9，中旬、下旬平均S差值1分别是4.3、0.3；这说明阿克苏地区总的来说5月上旬人工观测要比自动观测值1要小，而中旬、下旬人工观测数据要比自动观测数据1要大。此外，通过5月统计资料还可以了解到，阿克苏地区5月日平均S差值1处于-2.4~1.6h之间，阿克苏地区5月份大多数时候人工观测日照时数比自动观测值1要大。

由表1分析可知，阿克苏地区5月上旬平均S差值1为-2.9，中旬、下旬平均S差值1分别是4.3、0.3；这说明阿克苏地区总的来说5月上旬人工观测要比自动观测值1要小，而中旬、下旬人工观测数据要比自动观测数据1要大。此外，通过5月统计资料还可以了解到，阿克苏地区5月日平均S差值1处于-2.4~1.6h之间，阿克苏地区5月份大多数时候人工观测日照时数比自动观测值1要大。

通过6月各旬人工观测与自动观测1对比S差值1对比分析可知，阿克苏地区6月上旬平均S差值1为4.9，中旬、下旬平均S差值1分别是-6.6、-5.4；这说明阿克苏地区总的来说6月上旬人工观测要比自动观测值1要大，而中旬、下旬人工观测数据要比自动观测数据1要小。阿克苏地区6月份大多数时候人工观测日照时数比自动观测值1要小，这与5月份的对比结果正好相反，这说明不同的季节人工观测与自动观测也有所差异.

表1 阿克苏地区2019年5月各旬人工观测与自动观测1对比S差值1（单位：h）

由表2分析可知，阿克苏地区5月上旬平均S差值2为4.5，中旬、下旬平均S差值2分别是9.9、5.4,均为正值，这说明阿克苏地区总的来说5月上旬、中旬、下旬人工观测日照时数要比自动观测值2要大。阿克苏整个地区5月份31天中，S差值2大于0的一共有26天，占86.7%；S差值1等于0的一共有3天,占9.7%；S差值1小于0的一共有2天，占6.7%，这表明阿克苏地区5月份绝大多数时候人工观测日照时数比自动观测值2要大。

由6月各旬人工观测与自动观测2可知，阿克苏地区6月上旬平均S差值2为5.1，中旬、下旬平均S差值2分别是-2.4、-1.1；这说明阿克苏地区总的来说6月上旬人工观测要比自动观测值2要大，而中旬、下旬人工观测数据要比自动观测数据2要小。6月日平均S差值2处于-1.4~1.6h之间。阿克苏整个地区6月份30天中，S差值2大于0的一共有15天，占50.0%；S差值2等于0的一共有4天,占13.3%；S差值2小于0的一共有11天，占36.7%，这表明阿克苏地区6月份大多数时候人工观测日照时数比自动观测值2要大。

表2 阿克苏地区2019年5月各旬人工观测与自动观测2对比S差值2（单位：h）

2.4日出和日落时的人工观测与自动观测值对比分析

通过日出和日落时的人工观测与自动观测值对比分析了解到，2019年2月1-5日，阿克苏地区各台站除了阿拉尔台站之外其他9个台站在日出时段（07-08时）人工观测值普遍要高于自动观测日照值，而在日落时段（16-17时），各台站之间存在一些差异，阿克苏、沙雅、阿瓦提、温宿、新和主要是人工观测小于自动观测，而其他台站主要是人工观测大于自动观测值。2019年6月11日-15日，日出时段（4-5时），阿克苏、库车、阿拉尔、柯坪、新和大都是人工观测值高于自动观测值；其他则相反，在日落时段（9-20时），除了乌什、新和、柯坪之外其他大部分台站人工观测日照时数大于自动观测值。由此可知不同季节人工观测与仪器自动观测日照时数也存在一定的区别。

3人工观测日照与自动日照差值原因分析

3.1工作原理不一样

华云DFC2光电式日照计的工作原理是采用置于光学镜筒中的3个同轴光电感应器对总辐射和散射辐射进行自动连续观测，根据计算出的直接辐照度判断有无日照。暗筒式日照计主要是太阳光借助于仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光剂的日照纸上留下感光迹线，以此来对当天日照时数进行计算。因而，暗筒式日照计记录会受安装标准、环境条件、仪器的性能、操作方法、天气条件、日照纸等因素影响，进而和自动观测日照有一定的差异

^[2]。

3.2采样方式有区别

华云DFC2光电式日照计时间的分辨率为1 min，至少10 s对光电感应器件采样1次，1分钟最少采集6次，以采样时的日照来阐述该分钟的总体日照情况；暗筒式日照计观测日照的记录最小单位是0.1 h，因为两种者采样方式的区别也会对测量结果带来一定的影响。

3.3不同天气条件的影响

暗筒式日照计与华云DFC2光电式日照计的观测灵敏度还会受到环境、季节、湿度等条件的影响。在晴朗少云阳光充沛的条件下，因为云少、薄且湿度小，对太阳辐射削弱作用较弱，到达地面的太阳辐射就强，但因为两者的感光阈值、采样方式的差异，使得起始、结束时间存在偏差。自动日照仪器能够较好的对日照记录进行反映，但人工统计时时常会受人为因素的影响，使得人工观测比自动观测偏大。

4结论

（1）2019年1-6月，阿克苏地区各台站人工观测日照累计值与自动观测1之间的差值处于72.9h~365.4h之间。从逐月差值情况来看，大部分台站S差值1最大出现在4月份。大部分台站人工观测日照值也比自动观测2的日照值高。

（2）不同的季节人工观测与自动观测也有所差异. 阿克苏地区5月份绝大多数时候人工观测日照时数比自动观测值2要大。阿克苏地区各台站除了阿拉尔台站之外其他9个台站在日出时段（07-08时）人工观测值普遍要高于自动观测日照值，而在日落时段（16-17时），各台站之间存在一些差异。不同天气条件下人工与自动观测值也有所不同。

（3）虽说人工观测日照和自动日照时数观测存在一定的差异，但是二者也存在相关性。2019年1-6月人工观测日照时数与主站、备份站自动观测数据均呈正相关性，达到了显著性检验水平。

参考文献：

[1] 廖桉桦 , 顾人颖 , 王杰. 暗筒式日照计与CSD3自动日照仪数据对比分析 [J]. 浙江农业科学 ,2018,59(1):88-90．

[2] 马明,李长军.莱芜地区暗筒式日照计与 DFC2 自动日照计数据对比分析[J].农家参谋，2019，（21）：124，181.

作者简介：胡玥（1991.05），女，汉族，河南省偃师县人，本科，助理工程师，从事综合气象观测工作。