降水現(xiàn)象自動觀測和人工觀測的對比分析

葉華忠 李國棟 邱逸峰

摘 要 本文利用德慶縣國家一般氣象站的降水現(xiàn)象儀與人工觀測的降水氣象觀測資料，通過對降水現(xiàn)象人工觀測和自動觀測方法、觀測數(shù)據(jù)和影響因素的比較分析，得出兩種觀測方式獲取的降水現(xiàn)象資料序列差異特征，研究得出兩種觀測方式獲取的降水現(xiàn)象資料序列差異特征和影響因素，并提出降水現(xiàn)象儀在儀器維護和資料應(yīng)用方面的建議。

關(guān)鍵詞 降水現(xiàn)象儀;對比分析;特征;評估

1資料來源

德慶站是國家一般氣象觀測站，本站于2017年3月份做好了降水現(xiàn)象儀的建設(shè)調(diào)試工作，試運行期間儀器一切正常。平行觀測開展時間 2017年9月1日起正式開展降水現(xiàn)象平行觀測工作。分析的數(shù)據(jù)是從2017年11月1日到2018年9月30日。包括降水現(xiàn)象觀測數(shù)據(jù)整編文件，每月的A、J文件，主要是用J文件的分鐘雨量來對比分析。按照夜間和白天段來分析，夜間段人工觀測不記錄時間只記錄現(xiàn)象，白天段記錄時間和現(xiàn)象。

2數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)吻合率分析

自動與人工觀測記錄的吻合率，主要利用兩種采集手段記錄的降水時間出現(xiàn)吻合的分鐘數(shù)，分析設(shè)備對天氣現(xiàn)象捕獲的準(zhǔn)確度與降水量、降水過程持續(xù)時間的相關(guān)性。采用2017年11月1日到2018年9月30日降水觀測數(shù)據(jù)進行吻合率分析。

從表1可以看（1）<0.1mm/h雨強天象60的降水起止時間絕對誤差為1740分鐘;絕對誤差大于15分鐘的比率20.00%，次數(shù)29/145;不大于15分鐘的比率80.00%，次數(shù)116/145。

（2）0.1～1mm/h雨強天象60的降水起止時間絕對誤差為1656分鐘;絕對誤差大于15分鐘的比率32.06%，統(tǒng)計次數(shù)25/78;不大于15分鐘的比率67.95%，次數(shù)53/78。

（3）>1mm/h雨強天象60的降水起止時間絕對誤差為1224分鐘;絕對誤差大于15分鐘的比率8.93%統(tǒng)計次數(shù)5/56;不大于15分鐘的比率91.07%，次數(shù)51/56;

分析比較可知，>1mm/h雨強期間吻合率比較高，其次是雨強<0.1mm/h，雨強0.1～1mm/h期間吻合率比最低。

2.2 數(shù)據(jù)空報率分析

當(dāng)氣象觀測儀器觀測到無降水現(xiàn)象發(fā)生時，而儀器識別有該現(xiàn)象發(fā)生的分鐘數(shù)在無降水現(xiàn)象分鐘數(shù)中所占的百分比被稱為空報率。對空報率進行統(tǒng)計，天象60雨的空報率為1.34%，統(tǒng)計次數(shù)2875/214941。天象50毛毛雨空報率為0.35%，統(tǒng)計次數(shù)895/255901;天象89陣雨空報率為0.00%，統(tǒng)計次數(shù)1/255901;冰雹在白天出現(xiàn)13次，平均分鐘降水量為9，最大分鐘降水20，最小3;對應(yīng)人工天象為：60。冰雹的測量應(yīng)該是在大雨的時候雨滴比較大，從而判斷成冰雹。

2.3 數(shù)據(jù)捕獲率分析

捕獲率指的是，觀測儀器能夠正確識別該降水現(xiàn)象發(fā)生的過程次數(shù)在參考標(biāo)準(zhǔn)觀測到實際發(fā)生該降水現(xiàn)象過程次數(shù)當(dāng)中所占的百分比。對資料的分析統(tǒng)計，通過計算其捕獲率能夠得出，雨的夜間捕獲率達到94.68%，白天的捕獲率91.67%。白天按照雨強來分：<0.1mm/h雨強的捕獲率是49.62%;0.1～1mm/h雨強的捕獲率是91.67%;>1mm/h雨強的捕獲率是100%?？梢?，雨的白天捕獲率比夜間低;且捕獲率與雨強成正比[1]。

2.4 數(shù)據(jù)錯報率分析

當(dāng)氣象觀測儀器觀測到有某一種降水天氣現(xiàn)象發(fā)生時，觀測儀器錯誤識別此種降水現(xiàn)象的分鐘數(shù)在實際發(fā)生此種降水現(xiàn)象分鐘數(shù)中所占的百分比被稱為錯報率。根據(jù)自動站分鐘降水量文件，對錯報率進行統(tǒng)計，雨的錯報率為0.0%，統(tǒng)計次數(shù)0/25539。

3數(shù)據(jù)差異原因分析與建議

（1）德慶國家一般氣象站出現(xiàn)毛毛雨天氣現(xiàn)象人工記錄非常少。在降水現(xiàn)象平行觀測時間段內(nèi)，人工并未記錄過毛毛雨天氣現(xiàn)象，而自動降水現(xiàn)象儀觀測到的毛毛雨降水記錄次數(shù)相對比較多。

使用DSG5降水現(xiàn)象儀觀測降水天氣現(xiàn)象時，當(dāng)觀測到毛毛雨或雨天氣現(xiàn)象，能夠準(zhǔn)確對降水現(xiàn)象進行捕獲，但也極有可能會出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。尤其是當(dāng)降水長時間維持，在降雨量比較小的時候記錄成毛毛雨的概率大大增加。另一個原因是冬季出現(xiàn)大霧時，空氣中懸浮的水珠較大時，亦容易記錄有毛毛雨。這就與需要觀測員根據(jù)當(dāng)時實際天氣情況準(zhǔn)確判別。

（2）對比人工觀測與降水現(xiàn)象儀觀測到降水現(xiàn)象的次數(shù)及起止時間能夠發(fā)現(xiàn)，兩者之間存在著一定程度的誤差，這一現(xiàn)象不僅與降水現(xiàn)象儀的采樣方法、觀測儀器的速度、靈敏度等密切相關(guān)，還與人工觀測的隨意性強、較為滯后等因素存在一定的關(guān)聯(lián)。

4結(jié)束語

（1）德慶國家一般氣象站降水現(xiàn)象儀運行穩(wěn)定，觀測數(shù)據(jù)完整。降水類天氣現(xiàn)象儀器能夠捕獲大部分的雨現(xiàn)象，捕獲率達到90%以上 。滿足目前的業(yè)務(wù)需求。從不同強度降水捕獲率研究可得出，捕獲率隨雨強增大逐步增大，微量降水即雨強小于 0. 01 mm/h 時降水捕獲率相對較低。

（2）天氣現(xiàn)象自動觀測避免了人工目測主觀性強、觀測頻次少、易出現(xiàn)漏記等缺點，自動觀測能夠?qū)崿F(xiàn)全面、連續(xù)地反映事實狀況，但是現(xiàn)階段由于業(yè)務(wù)軟件等原因，還存在一些問題。自動觀測的判斷條件單一、客觀，會出現(xiàn)誤記、漏記現(xiàn)象。

參考文獻

[1] 陳愛蓮，丁妙增.降水現(xiàn)象儀的比對與分析[J].氣象水文海洋儀器，2017，34（1）：8-12.