2018年威宁县茶山区域自动站雨量空间一致性检查分析

余 吕,吕 静，蔡 军,陈银东,张 艳

(贵州省威宁彝族回族苗族自治县气象局,贵州 威宁 553100)

0 引言

威宁县地处贵州省西北部，是贵州国土面积最大、海拔最高的县。该县地处云贵高原东侧乌蒙山腹地，地势中部为高原台地，四周为深切河谷，境内四周地形切割大，山地立体气候分布明显，气候复杂多变，中小尺度天气异常活跃，冰雹、干旱、雷暴、暴雨等气象灾害频繁发生，给人民群众生命财产安全带来严重危害，严重影响了该县的经济社会发展。

近年来，威宁县投入大量人力物力，至2018年底已建设投入使用78套区域自动站，为防汛指挥提供了丰富的数据，是防御山洪和地质灾害的法宝。区域自动气象站为无人值守站点，虽然每年都进行了数据校准，但由于所处地理环境复杂，导致各类数据，特别是雨量数据故障频发。区域自动气象站雨量数据是贵州省气象局汛期开展“三个叫应”的决策依据，也是地方党委政府开展防汛抗旱决策的重要依据，还是研究气候变化，开展生态评估的根本依据。错误的雨量数据直接影响到政府的决策，造成严重的社会和经济损失。因此，确保自动气象站雨量数据的准确可靠是气象保障工作的重中之重。在实际工作中，如果能第一时间发现可疑的雨量数据，及时对其进行处理，是提高自动站雨量数据可用性最行之有效的方法。

本文对威宁县2018年度区域自动站雨量数据进行分析，为区域自动站的日常维护及汛前专项检查提供一些建议。

1 资料及分析方法

所用资料为2018年1月1日—12月31日威宁县国家站和78个区域站的逐日雨量观测资料，利用统计学方法分析[1]威宁县2018年区域站雨量数据。

国内外有关地面气象资料的质量控制方法主要有气候学界限值检查,台站或区域界限值检查,时间一致性检查以及空间一致性检查。本文就区域自动站雨量数据进行空间一致性检查分析。

2 威宁县2018年区域自动站雨量分布及空间一致性检查

2.1 雨量分布

由图1可以看出，2018年威宁县区域站雨量分布呈现3个高值中心，分别是大街、黑石、金钟，威宁县区域站雨量低值主要位于西部(斗古、玉龙、中水)及东南(龙场、二塘、新发一带)。年降雨量最小值为茶山站点的262 mm，最大值为金钟站点1 504.6 mm。

图1 2018年1月1日—12月31日区域站累计降雨量分布图(单位：mm)

从年雨量高值中心分布来看，金钟区域站年降雨量为1 504.6 mm，其相邻站点光明年降雨量为1 100 mm,明河年降雨量为1 080.9 mm,新田年降雨量为943.4；蜜蜂区域站年降雨量为1 401 mm，其相邻站点黑石年降雨量为1 004.4 mm, 居乐年降雨量为1 153.7 mm,岔河年降雨量为1 148 mm; 大街区域站年降雨量为1 379.5 mm，其相邻站点雪山年降雨量为976.2 mm, 兔街年降雨量为1 054.9 mm,羊街年降雨量为910 mm。3个高值中心和其他相邻区域站比较，年雨量数据与空间分布基本吻合。

从年雨量低值分布来看，玉龙区域站年降雨量为646.2 mm，其相邻站点斗古年降雨量为577.1 mm, 中关年降雨量为517 mm；龙场区域站年降雨量为564.6 mm，其相邻站点响水年降雨量为571 mm,低值年雨量数据与空间分布吻合。

从以上分析来看，威宁县域降水时空分布均匀合理。但笔者同时也发现，茶山区域站年降雨量为262 mm，其相邻站点梅花山年降雨量为1 094.8 mm,猴场年降雨量为875.3 mm,二塘年降雨量为589.5 mm，与其他相邻区域站比较，雨量数据明显偏小。

2.2 茶山雨量数据的空间一致性检查

对于一场系统性降雨天气过程，不会仅有1个站点监测到降雨，周边站点也会监测到该降雨过程[2]。对于局地性非常强的降雨过程，降水过程空间一致性检查分析则不可靠。因此，该方法主要用来分析较长时间降雨偏少或者是没有降雨发生的站点。

通过对茶山站点周边区域站分布来看，茶山站点处于二塘、梅花山、猴场三角包围中，适合对茶山站点空间一致性检查。

由图2看出，2018年1—3月相邻4个区域站雨量数据基本持平，这是由于1—3月降雨大多属于稳定性降雨，故雨量数据与空间一致性相吻合。而2018年4月二塘站点雨量数据却明显偏小，且2018年6—9月本应属于威宁降雨集中期，茶山站点雨量数据相较临近站点相同月份雨量反而明显偏小。

图2 2018年茶山及临近区域站点猴场、梅花山、二塘逐月雨量(单位：mm)

再看表1，茶山区域站2018年6—9月降雨量仅占全年降雨量16%，其他相邻站点则均大于60%，除了茶山都与威宁县降雨集中期相符。

表1 茶山区域站及邻近站点猴场、梅花山、二塘2018年6—9月降雨量占全年降雨量比例

最后，对78个区域自动站2018年6—9月降雨量占全年降雨量的统计中也发现，除了茶山雨量仅为16%外，其他均大于55%。

笔者通过调取2018年6—9月典型的日降雨天气过程，由表2可以发现茶山站点雨量数据均比附近站点雨量数据明显偏小，再次证实茶山站点雨量数据明显异常。

表2 茶山区域站及邻近站点猴场、梅花山、二塘2018年6—9月典型降雨雨量(单位：mm)

3 原因分析

通过上述分析，茶山雨量站在威宁雨季6—9月主要降雨时段，应该是雨量器有明显的故障，才导致全年雨量数据异常偏小。在2019年汛前检查对茶山区域站巡查时发现，雨量筒下部已经灌满了泥土，雨量筒上部被树木遮挡严重。巡查时将泥土及上部遮挡树木清除。经过验证，茶山区域站雨量已无明显异常。通过实际保障，笔者总结了区域自动气象站雨量数据异常有如下4个原因：①雨量传感器或电缆出现故障，如干簧管生锈或断裂，数据线断裂或短路等原因，导致雨量数据故障，该类故障一般表现为无降雨或者降雨异常偏大或偏小；②雨量筒堵塞或损坏，导致雨量数据为0或者数据偏小，如因为雨量计漏斗被蜘蛛网、落叶导致的部分堵塞，承水器收集的降水以匀速渗漏的方式进人翻斗计量[3]，导致降水数据异常的情况时有发生，且较难判断；③通讯故障，由于通讯故障导致数据不能上传到服务器，使雨量数据为0；④由于采集器的故障，出现雨量产生随机的错误数据，这种情况较少。

4 结论与建议

2018年威宁县域降水时空分布均匀合理，但茶山区域站全年降雨量明显偏低。为了最大程度的保证自动站雨量数据的可用性，保障人员在每年汛期来临前，需要对所有自动站设备做一次全面巡检；在强对流天气过程来临前，对重要站点和故障频发站点进行再巡检，以免设备故障导致雨量数据不可用。在每次天气过程结束后，需对县域内区域自动站雨量数据进行分析，对异常数据区域站进行重点巡查。