李奎蘭 李飛龍 盧劍

摘要：自動(dòng)氣象站是一種能自動(dòng)觀測(cè)和存儲(chǔ)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備，在自動(dòng)站采樣獲得的總數(shù)據(jù)中異常數(shù)據(jù)占有量為0.1%，因此需要利用人工觀測(cè)數(shù)據(jù)與自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析來識(shí)別自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，文章針對(duì)兩站雨量對(duì)比觀測(cè)中出現(xiàn)的一些常見偏差情況，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，對(duì)自動(dòng)站雨量與人工站雨量存在差異的原因進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)站；人工站；降雨量對(duì)比偏差

中圖分類號(hào)：P415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0072-03

自動(dòng)氣象站（以下簡(jiǎn)稱自動(dòng)站）是一種能自動(dòng)觀測(cè)和存儲(chǔ)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備，在自動(dòng)站采樣獲得的總數(shù)據(jù)中異常數(shù)據(jù)占有量為0.1%，因此需要利用人工觀測(cè)數(shù)據(jù)與自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析來識(shí)別自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，本文對(duì)自動(dòng)站雨量與人工站實(shí)測(cè)雨量出現(xiàn)偏差的原因進(jìn)行多方面的分析。

一、儀器結(jié)構(gòu)引起的差異

（一）自動(dòng)站雨量傳感器結(jié)構(gòu)引起的差異

自動(dòng)站雨量的觀測(cè)，是使用雙翻斗雨量傳感器進(jìn)行計(jì)量測(cè)量，當(dāng)上翻斗承積的水量達(dá)到一定的數(shù)量值時(shí)，翻斗翻倒，另一半翻斗開始盛雨，降水從匯集漏斗的節(jié)流管注入計(jì)量翻斗，計(jì)量翻斗把降水傾倒到計(jì)數(shù)翻斗，使計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次，也即為0.1mm的降雨量（也有的為0.5mm或1mm翻斗），在這個(gè)過程中，共有三次翻轉(zhuǎn)過程。當(dāng)降水強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，上翻斗、計(jì)量翻斗和計(jì)數(shù)翻斗由于慣性作用，即使雨量沒有達(dá)到0.1mm的量也可能出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，且強(qiáng)降水速度較快，從承水器下來的水有一定的沖力，這種沖力給雨量增加了重量，更加加速了翻斗的翻轉(zhuǎn)速度，使雨量值的偏大較大。當(dāng)降水強(qiáng)度較弱或僅有微量降水時(shí)，即使降雨量已達(dá)到0.1mm的量，上翻斗、計(jì)量翻斗和計(jì)數(shù)翻斗由于沾附性作用，雨滴每經(jīng)過一次翻斗便會(huì)減少部分降雨量，最終造成了降雨量的偏小或滯后現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（二）人工站雨量器結(jié)構(gòu)引起的差異

1．人工站雨量器與自動(dòng)站雨量傳感器承水器口緣引起的差異。人工降雨量的觀測(cè)是通過雨量器進(jìn)行承接降水，人工進(jìn)行測(cè)量。雨量器由承水器、貯水瓶和外筒組成，而連接承水器和貯水瓶之間有一個(gè)漏斗，在降水到達(dá)貯水瓶前，降水通過承水器的承接，經(jīng)過漏斗，而現(xiàn)用雨量器的承水器、漏斗，也是雨量出現(xiàn)偏差的原因之一。雨量器承水器的口緣與翻斗雨量傳感器的口緣有很大的區(qū)別，雨量器承水器口緣是稍微往內(nèi)彎曲的，而自動(dòng)站雨量傳感器的口緣是垂直正切的，在降水不受外力因素（多指風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力相對(duì)較小時(shí)）影響的情況下，2個(gè)承 水器承接的降水量是一致的，但受到外力（多指風(fēng)力）影響時(shí)，2個(gè)承水器承接的降水量就會(huì)產(chǎn)生差異。例如：降水時(shí)受風(fēng)力影響，原本重直落下的雨滴就會(huì)隨風(fēng)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)一定程度的傾斜下落，這樣就加大了雨滴落在承水器內(nèi)壁上的幾率，水滴碰撞到承水器內(nèi)壁后受反彈力的作用，會(huì)濺向四面八方，往上濺出的水滴，由于自動(dòng)站雨量傳感器承水器的口緣是垂直正切的，濺出水滴高于承水器口緣的高度時(shí)，往往受風(fēng)力的作用飄離承水器，得不到計(jì)量。而人工站雨量器承水器的口緣是稍微往內(nèi)彎曲的，就會(huì)將往上濺出的水滴擋住流回筒內(nèi)，這種不同的構(gòu)造也是造成雨量差異的原因之一。

2．人工站雨量器承水器與漏斗之間接縫引起的差異。人工站雨量器的承水器與漏斗之間并不是連成一個(gè)整體的，可以進(jìn)行拆洗，相對(duì)而言就有了一條比較大的接縫。當(dāng)遇強(qiáng)降水時(shí)，水滴的四濺造成雨滴濺入接縫處，造成雨量在接縫處殘留或?yàn)R出，殘留雨量存留在承水器與漏斗之間的接縫處，量多時(shí)可達(dá)0.2～0.3mm，濺出的水滴順著儲(chǔ)水筒的內(nèi)壁流到筒底存留，筒底這部分雨量會(huì)因降水越強(qiáng)流入的雨量越多，而測(cè)量雨量時(shí)，儲(chǔ)水筒筒底的雨量就會(huì)得不到測(cè)量，這樣就造成了雨量偏小。而微量降水時(shí)，雨量慢慢成滴順著承水器內(nèi)壁緩慢流入漏斗，經(jīng)過接縫處，一部分會(huì)滴入漏斗直接流入儲(chǔ)水筒，而另一部分會(huì)沾在接縫處慢慢累積，造成殘留，量多時(shí)可達(dá)0.05～0.1mm，在承水器與漏斗接縫處的殘留量往往會(huì)因?yàn)槟瞄_承水器測(cè)量降雨量時(shí)丟失，造成降雨量偏小，測(cè)量次數(shù)越多，降雨量的偏小就明顯。

3．人工站雨量器整體構(gòu)成材料引起的差異。人工站雨量器整體的構(gòu)成材料，具有很強(qiáng)的粘附性，不管雨大雨小，雨滴打到內(nèi)壁上，就容易造成雨滴粘附，經(jīng)常可看到整滴的雨滴掛在內(nèi)壁上，不管如何晃動(dòng)，仍粘附如故，無法流入儲(chǔ)水瓶中，使雨量得不到測(cè)量而使降雨量偏少。自動(dòng)站雨量傳感器承水器的構(gòu)成材料卻沒有發(fā)現(xiàn)這種情況。

二、天氣條件和儀器布局造成的差異

（一）天氣條件影響造成的差異

大氣環(huán)流的存在并不是均勻存在的，而是因?yàn)榈乩憝h(huán)境、經(jīng)緯度的差異有著不同的區(qū)別。本站地處小山頂上，在西北面和東北面均有一條大山脈，在北東北方向就形成了一個(gè)冷空氣下滑的出口，是本站最多風(fēng)向?yàn)楸睎|北風(fēng)的主要原因。雷雨季節(jié)，雨帶隨著山脈走，即使是僅有幾米相隔的二個(gè)測(cè)量器之間，也可能會(huì)造成雨量下降的分布不均。西北面的降水，隨著山脈移動(dòng)，雨帶布及只到人工站雨量器，而東北面的降水，隨著山脈移動(dòng)，雨帶只布及到自動(dòng)站雨量傳感器范圍內(nèi)，即使都有降水了，也會(huì)因?yàn)榻邓行募爸苓吔邓臅r(shí)空分布密度不一致造成差異。當(dāng)人工站雨量值和自動(dòng)站雨量值差值大時(shí)，根據(jù)雷暴的移動(dòng)路徑來判別雨帶的移動(dòng)路徑和密度，進(jìn)而分析是否對(duì)雨量值產(chǎn)生影響。我站曾試過先在人工站雨量器先產(chǎn)生降雨，幾分鐘或十幾分鐘后才移到自動(dòng)站雨量傳感器。

（二）儀器布局造成的差異

根據(jù)規(guī)定觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)儀器的布置是東西排列成行，南北布設(shè)成列，相互間東西間隔不小于4米，南北間隔不小于3米，高的儀器安置在北面，低的儀器安置在南面，所以人工站雨量器與自動(dòng)站雨量傳感器之間距離可達(dá)8米以上，且二個(gè)測(cè)量?jī)x器的北面都有百葉箱，人工站雨量器的北西北面有風(fēng)桿，而自動(dòng)站雨量傳感器的北東北面有采集箱和風(fēng)桿。降南風(fēng)雨時(shí)，降雨量的差異不太明顯，但降北風(fēng)雨時(shí)，由于儀器的阻擋，就會(huì)造成雨量的分量，風(fēng)力大時(shí)分量還沒落到地面，就在雨量器或雨量傳感器上空匯集，雨滴突然加重落入雨量器或雨量傳感器中，其實(shí)吹正北風(fēng)，降雨量的差異也不會(huì)太明顯。雖然人工站雨量器安裝跟自動(dòng)站雨量傳感器的布局基本一致，但由于我站盛行北東北風(fēng)，對(duì)于人工站雨量器而言，儀器對(duì)雨量的分量影響，只有最中間的百葉箱對(duì)其產(chǎn)生影響，而自動(dòng)站雨量卻受到了百葉箱、風(fēng)桿和采集箱的共同影響，風(fēng)力越大影響越大。經(jīng)過對(duì)比分析，我站儀器的這種布局會(huì)造成人工站雨量值比自動(dòng)站雨量值偏小，北東北風(fēng)風(fēng)力越大，降雨過程越長(zhǎng)，差值越大。

三、人工測(cè)量造成的雨量偏差

人工測(cè)量雨量易造成雨量誤差，這種誤差也是造成人工站雨量與自動(dòng)站雨量存在差異的原因之一。主要有測(cè)量?jī)x器造成的誤差，由于測(cè)量?jī)x器有一定的精確度，人工進(jìn)行測(cè)量雨量時(shí)，會(huì)引起偏差。其次是操作誤差，在測(cè)量雨量時(shí)，雖已嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行操作，但仍會(huì)造成一定的誤差存在，這個(gè)誤差可大可小，測(cè)量雨量值時(shí)一定要認(rèn)真細(xì)心。再次是測(cè)量次數(shù)，隨著測(cè)量次數(shù)的增多，儀器誤差和操作誤差的總誤差就偏大，降雨量的失真就越大。

四、巡視儀器時(shí)造成的偏差

嚴(yán)格按照規(guī)定巡視儀器，是每個(gè)觀測(cè)員都必須認(rèn)真做好的工作。下雨天巡視儀器尤其重要，巡視時(shí)一定要注意風(fēng)向的吹向和雨勢(shì)，如果風(fēng)力、雨勢(shì)都很大，在做必要工作時(shí)一定要注意雨傘是否對(duì)儀器有遮擋，雨傘上的雨量是否滴落到承水器中，人站的位置是否對(duì)雨量造成了影響，特別是吹北東北風(fēng)時(shí)，雨傘和人的位置造成的影響就會(huì)很大，在下大雨時(shí)對(duì)雨量進(jìn)行測(cè)量，動(dòng)作一定要迅速、準(zhǔn)確。降雨過程連續(xù)幾天時(shí)，巡視儀器造成的誤差也不容忽視。

五、結(jié)語

日常工作中，一定要嚴(yán)格按照要求做好儀器的維護(hù)工作，因?yàn)椴坏轿坏膬x器維護(hù)，會(huì)造成數(shù)據(jù)失真。當(dāng)某一降雨過程對(duì)比發(fā)現(xiàn)人工站雨量值與自動(dòng)站雨量值相差太遠(yuǎn)，除了通過以上幾點(diǎn)分析數(shù)據(jù)差值是否正確外，還要通過人工站的自記雨量值和蒸發(fā)對(duì)比雨量值來確定人工站雨量值是否錯(cuò)誤，一般來說，人工站雨量值與自記雨量值、蒸發(fā)對(duì)比雨量值相差不大，如果數(shù)據(jù)分析均無誤時(shí)，數(shù)據(jù)是可用的，但由于以上的種種原因造成差值偏大，只要數(shù)據(jù)無誤，儀器正常，一般來說，我站均保留原值。2007年6月起我站安裝自動(dòng)氣象站后，人工站降雨量值總會(huì)比自動(dòng)站雨雨值略偏小（微量降雨除外，因?yàn)槲⒘拷涤晖捎谌斯び^測(cè)只需有0.05mm便可記錄為0.1mm，而自動(dòng)站卻因?yàn)槎嘀芈┒返年P(guān)系造成雨量滯后超過2小時(shí)被刪除），長(zhǎng)時(shí)間的降雨且吹北東北風(fēng)較強(qiáng)時(shí)，人工站降雨量值會(huì)比自動(dòng)站雨量值明顯偏小，有時(shí)甚至?xí)^規(guī)定差值，我們會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)雨量值差值過大的原因分析，加強(qiáng)集體討論、交流，不斷的積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從而提高個(gè)人的業(yè)務(wù)水平處理能力。

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作者簡(jiǎn)介：李奎蘭（1982-），廣西玉林人，廣西容縣氣象局監(jiān)測(cè)預(yù)警中心助理工程師，研究方向：大氣探測(cè)；李飛龍（1964-），廣西玉林人，廣西容縣氣象局監(jiān)測(cè)預(yù)警中心助理工程師，研究方向：大氣探測(cè)；盧劍（1984-），男，廣西玉林人，廣西容縣氣象局監(jiān)測(cè)預(yù)警中心助理工程師，研究方向：大氣探測(cè)。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）