內(nèi)蒙古某縣自動雨量與人工雨量的差值雙模對比分析

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)行自動站與人工觀測降水量記錄統(tǒng)計(jì)、對比分析，發(fā)現(xiàn)自動站觀測雨量與人工觀測雨量存在一些偏差。分析表明，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的主要原因是儀器測量原理與觀測方法不同、人為影響、觀測時(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。降水量在國際上常常作為一個表示降水能力的的參考值，降水量即使一個重要的氣象要素，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)，雨量器將會加以保護(hù)并移到固定的架子上再進(jìn)行觀測，將儲水全部倒入量杯中就能快速的測出當(dāng)?shù)氐慕涤炅俊Ｄ壳?，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，這些自動雙組翻水雨中的一組翻斗和干干簧管記數(shù)的方式來測雨量。

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，這樣會導(dǎo)致觀察值的不同，進(jìn)而影響觀測結(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)降雨測定與自動降雨測定之間的差異，選取了內(nèi)蒙古自治區(qū)的國際標(biāo)準(zhǔn)氣象站于2013年4月至7月的兩種測定方式所觀測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過對雨量器及自動翻斗傳感器測定的結(jié)果對比，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重要部分構(gòu)成。在我國一般采用的為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，傾倒計(jì)量，計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)儲等。其工作原理是雨水收集口由承包商進(jìn)入轉(zhuǎn)儲，轉(zhuǎn)儲將匯集成通過水池沉淀大約穩(wěn)定和高降雨強(qiáng)度（長約6mm /分鐘）降水的劑量傾倒，傾倒入測量降水以0.1mm的測量分辨率，在0.1毫米降雨打壓到轉(zhuǎn)儲計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)為0.1mm沉淀入轉(zhuǎn)儲計(jì)數(shù)，即，每一個進(jìn)入0.1mm的雨量計(jì)數(shù)翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)儲，傾倒在一個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)生一個機(jī)械開關(guān)信號，測量沉淀內(nèi)部簧片開關(guān)觸點(diǎn)接入測量電路開關(guān)的接點(diǎn)閉合，一旦當(dāng)一個脈沖信號，代表0.1毫米降雨，脈沖信號計(jì)數(shù)測量的降雨，集電極存儲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

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。對兩種觀測方式所測得降水量的進(jìn)行對比，其結(jié)果見表1。由表1可見：自動站測值較大的有54次，占總雨日的62.1%；人工站測值較大的只有15次，占總雨日的17.2%；兩者相等的有18次，占總雨日的20.7%。說明兩種觀測方式各自測值較大的比例相差太大，造成測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)過程中自動站的降水記錄量是一個連續(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)的誤差就會越大，在一般的檢測過程中持續(xù)的時(shí)間一般都很長，這也加大了人工檢測的誤差。此外，人工在量取過程中可能不細(xì)心，這樣也會加大誤差。上述因素決定了，人工檢測過程中要求檢測人員要細(xì)致，認(rèn)真，盡量減少操作過程中的誤差，提高人工檢測的準(zhǔn)確度。

3.3觀測時(shí)間不同步

自動站采集器采集降水量為正點(diǎn)00分，這個時(shí)間非常精確，而人工站觀測的降水量時(shí)間一般在50～54分之間，兩者時(shí)間相差近10分鐘，即使同一個人在允許的時(shí)間內(nèi)，兩次觀測數(shù)據(jù)也不同，一次降水過程，人工觀測數(shù)據(jù)與自動站數(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)分析了自動站測量與人工測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]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范.北京：氣象出版社，2003：54-59.

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