降水現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象儀與人工觀測的降水氣象觀測資料，通過對降水現象人工觀測和自動觀測方法、觀測數據和影響因素的比較分析，得出兩種觀測方式獲取的降水現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象資料序列差異特征和影響因素，并提出降水現象儀在儀器維護和資料應用方面的建議。

關鍵詞 降水現象儀;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月份做好了降水現象儀的建設調試工作，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象平行觀測工作。分析的數據是從2017年11月1日到2018年9月30日。包括降水現象觀測數據整編文件，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象，白天段記錄時間和現象。

2數據分析

2.1 數據吻合率分析

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吻合的分鐘數，分析設備對天氣現象捕獲的準確度與降水量、降水過程持續時間的相關性。采用2017年11月1日到2018年9月30日降水觀測數據進行吻合率分析。

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29/145;不大于15分鐘的比率80.00%，次數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%，統計次數25/78;不大于15分鐘的比率67.95%，次數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%統計次數5/56;不大于15分鐘的比率91.07%，次數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 數據空報率分析

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

2.3 數據捕獲率分析

捕獲率指的是，觀測儀器能夠正確識別該降水現象發生的過程次數在參考標準觀測到實際發生該降水現象過程次數當中所占的百分比。對資料的分析統計，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 數據錯報率分析

當氣象觀測儀器觀測到有某一種降水天氣現象發生時，觀測儀器錯誤識別此種降水現象的分鐘數在實際發生此種降水現象分鐘數中所占的百分比被稱為錯報率。根據自動站分鐘降水量文件，對錯報率進行統計，雨的錯報率為0.0%，統計次數0/25539。

3數據差異原因分析與建議

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

使用DSG5降水現象儀觀測降水天氣現象時，當觀測到毛毛雨或雨天氣現象，能夠準確對降水現象進行捕獲，但也極有可能會出現誤判現象。尤其是當降水長時間維持，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當時實際天氣情況準確判別。

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

4結束語

（1）德慶國家一般氣象站降水現象儀運行穩定，觀測數據完整。降水類天氣現象儀器能夠捕獲大部分的雨現象，捕獲率達到90%以上 。滿足目前的業務需求。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）天氣現象自動觀測避免了人工目測主觀性強、觀測頻次少、易出現漏記等缺點，自動觀測能夠實現全面、連續地反映事實狀況，但是現階段由于業務軟件等原因，還存在一些問題。自動觀測的判斷條件單一、客觀，會出現誤記、漏記現象。

參考文獻

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