高鵬

摘要：應(yīng)用內(nèi)蒙古某縣基本氣象站2013年5月1日-8月30日的降水資料，進(jìn)行自動(dòng)站與人工觀測(cè)降水量記錄統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)站觀測(cè)雨量與人工觀測(cè)雨量存在一些偏差。分析表明，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的主要原因是儀器測(cè)量原理與觀測(cè)方法不同、人為影響、觀測(cè)時(shí)間不一致、降水強(qiáng)度等其他原因。

關(guān)鍵詞：降水量；差值；對(duì)比分析

前言

我們所謂的降水是指液態(tài)或者固態(tài)經(jīng)過融化之后降落到地面上的水，在我國(guó)降水觀察作為一種重要的氣象觀察內(nèi)容，普遍受到研究學(xué)者的關(guān)注。降水量是指降水在某一段時(shí)間內(nèi)未經(jīng)物理作用例如蒸發(fā)，滲透，流失的降水，降水量在地面積累的深度通常用毫米（mm）表示。降水量在國(guó)際上常常作為一個(gè)表示降水能力的的參考值，降水量即使一個(gè)重要的氣象要素，同時(shí)也是氣象學(xué)中的重要標(biāo)志。鑒于降水量的重要性，降水量的準(zhǔn)確及價(jià)值性就顯的特別有意義?，F(xiàn)在通用的規(guī)定表示為：降水的觀察是在定時(shí)的條件下采用固定的雨量器，通常此類雨量器的直徑在20cm，雨量器的凈高為70cm。在特殊的條件下，例如雪深超過30cm時(shí)，雨量器將會(huì)加以保護(hù)并移到固定的架子上再進(jìn)行觀測(cè)，將儲(chǔ)水全部倒入量杯中就能快速的測(cè)出當(dāng)?shù)氐慕涤炅?。目前，有些設(shè)備比較先進(jìn)的氣象站，這些氣象站大多都安裝了并采用雙翻斗雨量傳感器。其直徑，距地凈高均與雨量器相同，這些自動(dòng)雙組翻水雨中的一組翻斗和干干簧管記數(shù)的方式來測(cè)雨量。

現(xiàn)在應(yīng)用的兩種觀察雨具的結(jié)構(gòu)及觀察方式均存在差異，這樣會(huì)導(dǎo)致觀察值的不同，進(jìn)而影響觀測(cè)結(jié)果，給后續(xù)帶來諸多不便。本文為了進(jìn)一步闡述人工定時(shí)降雨測(cè)定與自動(dòng)降雨測(cè)定之間的差異，選取了內(nèi)蒙古自治區(qū)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)氣象站于2013年4月至7月的兩種測(cè)定方式所觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過對(duì)雨量器及自動(dòng)翻斗傳感器測(cè)定的結(jié)果對(duì)比，進(jìn)行兩者差異的分析比較，并進(jìn)一步解釋其中可能存在的原因。

2兩種測(cè)量方法的基本原理

2.1 雨量器的基本工作原理

一般來說，雨量器的基本構(gòu)造包括了承水器，貯水筒及外壁，籠統(tǒng)的說它是由雨量筒及量杯兩個(gè)重要部分構(gòu)成。在我國(guó)一般采用的為20cm的正圓形的承水器，其邊緣口部經(jīng)過特殊處理，一般的處理鑲有內(nèi)直外斜刀刃形的銅圈，以防雨滴濺失和筒口變形。承水器的分類大致可以分成兩種，一種就是我們常見的帶有一定漏斗的承水器，另外一種則是不帶有漏斗的承水器。雨量器的外筒一般內(nèi)放貯水瓶，以便進(jìn)一步收集降水量。而雨量器構(gòu)造中的量杯是那種帶有刻度的專用實(shí)驗(yàn)量杯，為了使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，這種量杯上邊一般帶有精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位的刻度，量杯的口徑與刻度成一定的比例關(guān)系。[1]

2.2傳感量雨器的工作原理

由傳感的點(diǎn)滴雨水傳感器，在轉(zhuǎn)儲(chǔ)，傾倒計(jì)量，計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)等。其工作原理是雨水收集口由承包商進(jìn)入轉(zhuǎn)儲(chǔ)，轉(zhuǎn)儲(chǔ)將匯集成通過水池沉淀大約穩(wěn)定和高降雨強(qiáng)度（長(zhǎng)約6mm /分鐘）降水的劑量?jī)A倒，傾倒入測(cè)量降水以0.1mm的測(cè)量分辨率，在0.1毫米降雨打壓到轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)為0.1mm沉淀入轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)數(shù)，即，每一個(gè)進(jìn)入0.1mm的雨量計(jì)數(shù)翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，傾倒在一個(gè)小磁體的中間這使得上述磁簧開關(guān)的接點(diǎn)閉合時(shí)間，產(chǎn)生一個(gè)機(jī)械開關(guān)信號(hào)，測(cè)量沉淀內(nèi)部簧片開關(guān)觸點(diǎn)接入測(cè)量電路開關(guān)的接點(diǎn)閉合，一旦當(dāng)一個(gè)脈沖信號(hào)，代表0.1毫米降雨，脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)測(cè)量的降雨，集電極存儲(chǔ)0.1毫米沉淀為0.1mm的分辨率生成的量。經(jīng)過采集過程已計(jì)入計(jì)算機(jī)獲取累積雨量數(shù)據(jù)處理，降水和降水強(qiáng)度的數(shù)量。[2]

3結(jié)果與分析

3.1雨量觀測(cè)

資料的時(shí)限選取2011年6月1日—9月30日有效降水日數(shù)（日降水量≥0.05mm）87d。對(duì)兩種觀測(cè)方式所測(cè)得降水量的進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果見表1。由表1可見：自動(dòng)站測(cè)值較大的有54次，占總雨日的62.1%；人工站測(cè)值較大的只有15次，占總雨日的17.2%；兩者相等的有18次，占總雨日的20.7%。說明兩種觀測(cè)方式各自測(cè)值較大的比例相差太大，造成測(cè)值不相等的因素很多，本文將在下面進(jìn)行詳細(xì)說明。

3.2人為操作因素原因

本實(shí)驗(yàn)過程中自動(dòng)站的降水記錄量是一個(gè)連續(xù)不斷的過程，在設(shè)計(jì)的初始，翻斗每進(jìn)行一次，系統(tǒng)就會(huì)自行記錄0.1mm的降水量。在此過程中沒有人為因素的干擾。這也是自動(dòng)化過程所帶來的好處。然而，人工站由于發(fā)報(bào)過程中需要多次量取，量取的次數(shù)越多，實(shí)驗(yàn)的誤差就會(huì)越大，在一般的檢測(cè)過程中持續(xù)的時(shí)間一般都很長(zhǎng)，這也加大了人工檢測(cè)的誤差。此外，人工在量取過程中可能不細(xì)心，這樣也會(huì)加大誤差。上述因素決定了，人工檢測(cè)過程中要求檢測(cè)人員要細(xì)致，認(rèn)真，盡量減少操作過程中的誤差，提高人工檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

3.3觀測(cè)時(shí)間不同步

自動(dòng)站采集器采集降水量為正點(diǎn)00分，這個(gè)時(shí)間非常精確，而人工站觀測(cè)的降水量時(shí)間一般在50～54分之間，兩者時(shí)間相差近10分鐘，即使同一個(gè)人在允許的時(shí)間內(nèi)，兩次觀測(cè)數(shù)據(jù)也不同，一次降水過程，人工觀測(cè)數(shù)據(jù)與自動(dòng)站數(shù)據(jù)相差較大，但降水總量卻差別不大，就是因?yàn)闀r(shí)間不同步造成的。

4結(jié)束語

本論文對(duì)兩種常見的量雨器做了定向的比較并分析了其中存在差異的原因。進(jìn)一步從雙翻斗雨量傳感器的工作特點(diǎn)及工藝原理出發(fā)分析了自動(dòng)站測(cè)量與人工測(cè)量存在誤差的原因及處理方法的不同。本文結(jié)合影響降水的多方面因素，例如觀測(cè)時(shí)間，認(rèn)為差異，外在環(huán)境的不同等進(jìn)行了比較。分析了兩者的差異原因。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范.北京：氣象出版社，2003：54-59.

[2]李黃.自動(dòng)氣象站實(shí)用手冊(cè).北京：氣象出版社，2007：38-39.