草温/雪面温度传感器安装与维护标准的探讨

高宪双,段洪岭

（1.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨 150001；2.鸡西市气象局,黑龙江鸡西 158100）

草温/雪面温度传感器安装与维护标准的探讨

高宪双1,段洪岭2

（1.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨 150001；2.鸡西市气象局,黑龙江鸡西 158100）

通过基层台站在草温/雪面温度观测中反映出的问题，对《地面观测规范》中的有关规定做合理的解释和细化，以期解决该观测项目在实际工作中的问题.

草/雪面；温度传感器；安装维护

1 引言

草面/雪面温度观测是2004年起执行新版《地面气象观测规范》（以下简称《规范》）后新增加的常规观测任务，由于当时不具备观测条件，黑龙江省大多数台站是从2006年起开始该要素的观测。该要素观测采用铂电阻温度传感器自动观测，除安装和日常维护外，不需要过多的人工干预。但在检查中发现，由于《规范》［1］中对该项目的定义概念不清，基层观测人员对规范中的某些规定有歧义，导致全省大多数台站在该要素观测中存在诸多的问题，这些问题的存在，严重影响了观测资料的“代表性、准确性、比较性”，如果这些问题长期不能得到解决，对我们的工作是非常有害的。

2 台站存在的主要问题

2.1 传感器安装位置不正确

《规范》要求雪温/草温观测区域应位于裸地地温观测区西侧。由于全省台站观测草温/雪温的传感器都是用原用于观测裸地地表温度的四支传感器中的一只，很多台站就近将其安装在了裸地地温观测区的东侧或南侧，严重违反了《规范》的规定。

2.2 传感器安装不标准

《规范》要求传感器应安装在距地6 cm（±1 cm）高度处，并与地面大致平行。由于所采用的支架不适当，部分台站的安装高度不够标准，大部分台站传感器不能保持与地面大致平行。

3 对《规范》中某些规定的疑问

铂电阻温度传感器属于接触式测温仪器［2］，必须与被测物体密切接触是其准确测量被测物体温度的基本要求之一。在实践中观测人员主要提出以下问题。

3.1 《规范》中概念混淆

《规范》第15.1中和第15.3.3的标题中，提出的都是“草面温度”，而在15.3.3的论述中，都提到的是“草温”，从概念上讲前者应包涵于后者，两者显然在内涵上不一致。并且，从15.3.3的论述中分析，似乎用“草温”这一概念更准确。

3.2 仪器安装要求不符合观测原理

《规范》要求传感器安装高度为距地6 cm，而在维护中要求草高不超过10 cm，那么就会出现草高高于或低于传感器的情况，这种情况下测得的温度不可能是草面温度。

3.3 草温与雪面温度观测转换的规定标准不清晰

《规范》规定：“在冬季，当有积雪但未掩没草层时，继续进行草温观测。当积雪掩没草温传感器时，将传感器置于原来位置的雪面上，这时测量雪面温度，并在观测簿备注栏内注明起止日期。积雪融化后，继续观测草温。”分析上述规定，可以提出两个问题。

（1）草温观测向雪面温度测测转换是以积雪淹没草层为标准还是以积雪掩没草温传感器为标准的规定不清晰，若积雪时草层高度与传感器高度一致当然不存在问题，若高度不一致，问题是显而易见的。

（2）“积雪融化后”的标准不明确。在实际工作中，可以有草温观测场地中“积雪完全融化”、“积雪融化至露出草层”、“积雪融化至雪深<6 cm”3个标准可供使用。

仅从“积雪融化后”的概念，以草温观测场内积雪基本完全消融为宜，其优点是可以最大程度上减少草温与雪面温度观测转换的次数，减少在备注栏备注的次数，标准也容易掌握；缺点是在场内积雪基本完全消融前很长一段时间里，实际上测得已不应再是雪面温度。

按从草温向雪面温度观测转换标准，按可逆思维推理，按积草温观测场内雪融化至雪深<6 cm为宜。优点是标准客观，容易掌握，缺点是，很多时候，积草温观测场内雪融化至雪深<6 cm时，并不能保证漏出草层，这时测得的温度不应是草温。

依据观测原理，以草温观测场内积雪消融至大部分漏出草层较为科学，缺点是在春秋季节草温与雪面温度转换频次较多，极端情况下甚至可能出现一天中相互转换数次的情况，并且标准主观性较大。

4 对规范有关疑问和规定的解释

4.1 为什么草面温度观测没有如地表温度观测一样规定严格的安装标准而是固定传感器高度［3］

（1）与地表温度观测所面临的问题相同，理想情况下的要求传感器只与草面进行热量交换而不受四周空气温度的影响，实际上是不可能做到的。

（2）由于植物覆盖层本身的辐射能收支是在比较厚的参差不齐的叶面上进行的；并且在植物层内有空气流动，也可以进行热量交换；加之植物蒸发耗去许多热量，使得植物表面的温度变化比裸露土壤要小得多，其下不同高度上的温度差异也要小很多。

（3）从应用和服务的角度出发，人们更关心的是某一固定高度上的草温。

4.2 传感器的安装与维护

传感器必须安装在裸地地温观测场西侧。考虑到是后增加的观测项目，若严格按《规范》中规定的原则要求布施有一定的困难，也不利于仪器维护和对观测场的保护，草温观测场边沿距裸地地温观测场边沿的距离各站可根据情况自行掌握，但面积不宜小于1 m（东西）×1 m（南北），场内浅草覆盖情况应有代表性，不宜过于稀蔬，不宜有较粗的蒿科类草。

传感器应用支架固定在场地场地中央位置，距地6 cm（±1cm），并与地面最低温度表、曲管温度表保持在一条直线上。预留电缆不严格要求在0.5 m左右，而是以能满足雪面温度观测的要求为准。

草温观测场中草株高度不得高于10 cm，允许草温观测场草株高度与其四周草株高度不一致。修剪草株时尽量采用人工修剪，修剪后草株高度不宜低于6 cm。

冬季草温观测场地积雪前应视情况做一次修剪，保持草株高度在自然状态下与传感器高度平齐，为草温观测向雪温观测转换做好准备。

4.3 转换标准

草温观测向雪面观测转换以积雪是否淹没传感器为标准，雪面温度观测向划温观测转换以传感器附近的草层是否已大部分漏出为标准。

5 结语

草温/雪面观测问题是一个比较复杂的问题，本文只是基于现有的规定和资料提出对已有问题的解决方案，随着经验的增加和观测方法的提高，以后肯定会有更好的解决方案，比如用一个可自由升降的支架就可以解决很多问题。不当之处，欢迎指正。

［1］地面气象观测规范［S］.中国气象局，2003：89.

［2］胡玉峰.自动气象站原理与测量方法［M］.北京：气象出版社，2004：17-26.

［3］张耀芳,张纬敏,王金钊,等.地温观测方法［J］.气象, 1994，20（11）：3-9.

P412

A

1002－252X（2010）01－0038－02

2009－10－6

高宪双,（1976-）,男，黑龙江省哈尔滨市人,东北大学,研究生,工程师.