內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：應用內蒙古某縣基本氣象站2013年5月1日-8月30日的降水資料，進行自動站與人工觀測降水量記錄統計、對比分析，發現自動站觀測雨量與人工觀測雨量存在一些偏差。分析表明，導致誤差產生的主要原因是儀器測量原理與觀測方法不同、人為影響、觀測時間不一致、降水強度等其他原因。

關鍵詞：降水量；差值；對比分析

前言

我們所謂的降水是指液態或者固態經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容，普遍受到研究學者的關注。降水量是指降水在某一段時間內未經物理作用例如蒸發，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，同時也是氣象學中的重要標志。鑒于降水量的重要性，降水量的準確及價值性就顯的特別有意義。現在通用的規定表示為：降水的觀察是在定時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，雨量器將會加以保護并移到固定的架子上再進行觀測，將儲水全部倒入量杯中就能快速的測出當地的降雨量。目前，有些設備比較先進的氣象站，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的方式來測雨量。

現在應用的兩種觀察雨具的結構及觀察方式均存在差異，這樣會導致觀察值的不同，進而影響觀測結果，給后續帶來諸多不便。本文為了進一步闡述人工定時降雨測定與自動降雨測定之間的差異，選取了內蒙古自治區的國際標準氣象站于2013年4月至7月的兩種測定方式所觀測的實驗結果。通過對雨量器及自動翻斗傳感器測定的結果對比，進行兩者差異的分析比較，并進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，雨量器的基本構造包括了承水器，貯水筒及外壁，籠統的說它是由雨量筒及量杯兩個重要部分構成。在我國一般采用的為20cm的正圓形的承水器，其邊緣口部經過特殊處理，一般的處理鑲有內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放貯水瓶，以便進一步收集降水量。而雨量器構造中的量杯是那種帶有刻度的專用實驗量杯，為了使得實驗結果更加準確，這種量杯上邊一般帶有精確到小數點后兩位的刻度，量杯的口徑與刻度成一定的比例關系。[1]

2.2傳感量雨器的工作原理

由傳感的點滴雨水傳感器，在轉儲，傾倒計量，計數轉儲等。其工作原理是雨水收集口由承包商進入轉儲，轉儲將匯集成通過水池沉淀大約穩定和高降雨強度（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毫米降雨打壓到轉儲計數。計數為0.1mm沉淀入轉儲計數，即，每一個進入0.1mm的雨量計數翻轉轉儲，傾倒在一個小磁體的中間這使得上述磁簧開關的接點閉合時間，產生一個機械開關信號，測量沉淀內部簧片開關觸點接入測量電路開關的接點閉合，一旦當一個脈沖信號，代表0.1毫米降雨，脈沖信號計數測量的降雨，集電極存儲0.1毫米沉淀為0.1mm的分辨率生成的量。經過采集過程已計入計算機獲取累積雨量數據處理，降水和降水強度的數量。[2]

3結果與分析

3.1雨量觀測

資料的時限選取2011年6月1日—9月30日有效降水日數（日降水量≥0.05mm）87d。對兩種觀測方式所測得降水量的進行對比，其結果見表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，本文將在下面進行詳細說明。

3.2人為操作因素原因

本實驗過程中自動站的降水記錄量是一個連續不斷的過程，在設計的初始，翻斗每進行一次，系統就會自行記錄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，人工站由于發報過程中需要多次量取，量取的次數越多，實驗的誤差就會越大，在一般的檢測過程中持續的時間一般都很長，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致，認真，盡量減少操作過程中的誤差，提高人工檢測的準確度。

3.3觀測時間不同步

自動站采集器采集降水量為正點00分，這個時間非常精確，而人工站觀測的降水量時間一般在50～54分之間，兩者時間相差近10分鐘，即使同一個人在允許的時間內，兩次觀測數據也不同，一次降水過程，人工觀測數據與自動站數據相差較大，但降水總量卻差別不大，就是因為時間不同步造成的。

4結束語

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。進一步從雙翻斗雨量傳感器的工作特點及工藝原理出發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。本文結合影響降水的多方面因素，例如觀測時間，認為差異，外在環境的不同等進行了比較。分析了兩者的差異原因。

參考文獻：

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規范.北京：氣象出版社，2003：54-59.

[2]李黃.自動氣象站實用手冊.北京：氣象出版社，2007：38-39.