内蒙古某县自动雨量与人工雨量的差值双模对比分析

高鹏

摘要：应用内蒙古某县基本气象站2013年5月1日-8月30日的降水资料，进行自动站与人工观测降水量记录统计、对比分析，发现自动站观测雨量与人工观测雨量存在一些偏差。分析表明，导致误差产生的主要原因是仪器测量原理与观测方法不同、人为影响、观测时间不一致、降水强度等其他原因。

关键词：降水量；差值；对比分析

前言

我们所谓的降水是指液态或者固态经过融化之后降落到地面上的水，在我国降水观察作为一种重要的气象观察内容，普遍受到研究学者的关注。降水量是指降水在某一段时间内未经物理作用例如蒸发，渗透，流失的降水，降水量在地面积累的深度通常用毫米（mm）表示。降水量在国际上常常作为一个表示降水能力的的参考值，降水量即使一个重要的气象要素，同时也是气象学中的重要标志。鉴于降水量的重要性，降水量的准确及价值性就显的特别有意义。现在通用的规定表示为：降水的观察是在定时的条件下采用固定的雨量器，通常此类雨量器的直径在20cm，雨量器的净高为70cm。在特殊的条件下，例如雪深超过30cm时，雨量器将会加以保护并移到固定的架子上再进行观测，将储水全部倒入量杯中就能快速的测出当地的降雨量。目前，有些设备比较先进的气象站，这些气象站大多都安装了并采用双翻斗雨量传感器。其直径，距地净高均与雨量器相同，这些自动双组翻水雨中的一组翻斗和干干簧管记数的方式来测雨量。

现在应用的两种观察雨具的结构及观察方式均存在差异，这样会导致观察值的不同，进而影响观测结果，给后续带来诸多不便。本文为了进一步阐述人工定时降雨测定与自动降雨测定之间的差异，选取了内蒙古自治区的国际标准气象站于2013年4月至7月的两种测定方式所观测的实验结果。通过对雨量器及自动翻斗传感器测定的结果对比，进行两者差异的分析比较，并进一步解释其中可能存在的原因。

2两种测量方法的基本原理

2.1 雨量器的基本工作原理

一般来说，雨量器的基本构造包括了承水器，贮水筒及外壁，笼统的说它是由雨量筒及量杯两个重要部分构成。在我国一般采用的为20cm的正圆形的承水器，其边缘口部经过特殊处理，一般的处理镶有内直外斜刀刃形的铜圈，以防雨滴溅失和筒口变形。承水器的分类大致可以分成两种，一种就是我们常见的带有一定漏斗的承水器，另外一种则是不带有漏斗的承水器。雨量器的外筒一般内放贮水瓶，以便进一步收集降水量。而雨量器构造中的量杯是那种带有刻度的专用实验量杯，为了使得实验结果更加准确，这种量杯上边一般带有精确到小数点后两位的刻度，量杯的口径与刻度成一定的比例关系。[1]

2.2传感量雨器的工作原理

由传感的点滴雨水传感器，在转储，倾倒计量，计数转储等。其工作原理是雨水收集口由承包商进入转储，转储将汇集成通过水池沉淀大约稳定和高降雨强度（长约6mm /分钟）降水的剂量倾倒，倾倒入测量降水以0.1mm的测量分辨率，在0.1毫米降雨打压到转储计数。计数为0.1mm沉淀入转储计数，即，每一个进入0.1mm的雨量计数翻转转储，倾倒在一个小磁体的中间这使得上述磁簧开关的接点闭合时间，产生一个机械开关信号，测量沉淀内部簧片开关触点接入测量电路开关的接点闭合，一旦当一个脉冲信号，代表0.1毫米降雨，脉冲信号计数测量的降雨，集电极存储0.1毫米沉淀为0.1mm的分辨率生成的量。经过采集过程已计入计算机获取累积雨量数据处理，降水和降水强度的数量。[2]

3结果与分析

3.1雨量观测

资料的时限选取2011年6月1日—9月30日有效降水日数（日降水量≥0.05mm）87d。对两种观测方式所测得降水量的进行对比，其结果见表1。由表1可见：自动站测值较大的有54次，占总雨日的62.1%；人工站测值较大的只有15次，占总雨日的17.2%；两者相等的有18次，占总雨日的20.7%。说明两种观测方式各自测值较大的比例相差太大，造成测值不相等的因素很多，本文将在下面进行详细说明。

3.2人为操作因素原因

本实验过程中自动站的降水记录量是一个连续不断的过程，在设计的初始，翻斗每进行一次，系统就会自行记录0.1mm的降水量。在此过程中没有人为因素的干扰。这也是自动化过程所带来的好处。然而，人工站由于发报过程中需要多次量取，量取的次数越多，实验的误差就会越大，在一般的检测过程中持续的时间一般都很长，这也加大了人工检测的误差。此外，人工在量取过程中可能不细心，这样也会加大误差。上述因素决定了，人工检测过程中要求检测人员要细致，认真，尽量减少操作过程中的误差，提高人工检测的准确度。

3.3观测时间不同步

自动站采集器采集降水量为正点00分，这个时间非常精确，而人工站观测的降水量时间一般在50～54分之间，两者时间相差近10分钟，即使同一个人在允许的时间内，两次观测数据也不同，一次降水过程，人工观测数据与自动站数据相差较大，但降水总量却差别不大，就是因为时间不同步造成的。

4结束语

本论文对两种常见的量雨器做了定向的比较并分析了其中存在差异的原因。进一步从双翻斗雨量传感器的工作特点及工艺原理出发分析了自动站测量与人工测量存在误差的原因及处理方法的不同。本文结合影响降水的多方面因素，例如观测时间，认为差异，外在环境的不同等进行了比较。分析了两者的差异原因。

参考文献：

[1]中国气象局.地面气象观测规范.北京：气象出版社，2003：54-59.

[2]李黄.自动气象站实用手册.北京：气象出版社，2007：38-39.