時(shí)間:2024-01-10 14:49:26
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人工降雨的科學(xué)原理。云是由水汽凝結(jié)而成,而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多寡以及凝結(jié)核的數(shù)量、云內(nèi)的溫度所決定。一般來說,云中的水汽膠性狀態(tài)比較穩(wěn)定,不易產(chǎn)生降水,而人工增雨就是要破壞這種膠性穩(wěn)定狀態(tài),讓云中的水滴體積變大掉落下來。高炮人工降雨就是將含有碘化銀的炮彈打入云霧厚度比較大的4000至5000米中低高空,碘化銀在高空擴(kuò)散,成為云中水滴的凝聚核,水滴在其周圍迅速凝聚,達(dá)到一定體積后便產(chǎn)生了降雨。
一般在自然云已經(jīng)降水或者接近于降水的條件下,人工降水的方法才能發(fā)揮作用。由于降水的自然變率很大,人工增加降水量的幅度較小,如何估價(jià)人工降水的效果就顯得十分困難。人工催化增加的降水量,是催化后的實(shí)際降水量和不經(jīng)催化的自然可能降水量之差。實(shí)際降水量可以測(cè)定,但能否正確估價(jià)自然可能降水量,就成了效果檢驗(yàn)的關(guān)鍵。在對(duì)降水的物理規(guī)律認(rèn)識(shí)不足的情況下,主要依靠統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)自然可能降水量作出估價(jià)。初期的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法,多數(shù)采用回歸統(tǒng)計(jì)法,在人工催化目標(biāo)區(qū)附近選擇一個(gè)不受催化影響的地區(qū)作為對(duì)比,用歷史資料建立目標(biāo)區(qū)和對(duì)比區(qū)降水量的回歸方程。
(來源:文章屋網(wǎng) )
[中圖分類號(hào)] X831 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2015)-9-327-1
1自動(dòng)觀測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí)的處理方法
(1)自動(dòng)觀測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)有缺測(cè)時(shí),基準(zhǔn)站用人工平行觀測(cè)記錄代替;其它站一般時(shí)次不進(jìn)行補(bǔ)測(cè),僅在02、08、14、20時(shí)4個(gè)定時(shí)和規(guī)定編發(fā)氣象觀測(cè)報(bào)告的時(shí)次,氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水記錄缺測(cè)時(shí),用現(xiàn)有人工觀測(cè)儀器或通風(fēng)干濕表、輕便風(fēng)向風(fēng)速表等在正點(diǎn)后10分鐘內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)測(cè);超過10分鐘時(shí)不進(jìn)行補(bǔ)測(cè),該時(shí)數(shù)據(jù)按缺測(cè)處理。
(2)在自動(dòng)觀測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)中,某一定時(shí)數(shù)據(jù)(風(fēng)、降水量除外,即風(fēng)向、風(fēng)速以及降水量缺測(cè)時(shí)不能用前、后時(shí)次數(shù)據(jù)內(nèi)插求得)缺測(cè)或不正常時(shí),用前、后兩定時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)插求得,按正常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì);若連續(xù)兩次或以上定時(shí)數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí),不能內(nèi)插,應(yīng)按缺測(cè)處理。
對(duì)于濕度記錄的內(nèi)插,應(yīng)考慮水汽壓、露點(diǎn)溫度與氣溫、相對(duì)濕度的一致。當(dāng)濕度記錄有缺測(cè)時(shí),先用內(nèi)插法求得相對(duì)濕度,再用氣溫(也可以是內(nèi)插值)與內(nèi)插求得的相對(duì)濕度翻查求得水汽壓和露點(diǎn)溫度。
(3)自動(dòng)站的2分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速與10分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速有缺測(cè)時(shí),不能相互代替。當(dāng)自動(dòng)站的2分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速缺測(cè)時(shí),應(yīng)用人工定時(shí)記錄代替;當(dāng)10分鐘平均風(fēng)向風(fēng)速有缺測(cè)時(shí),應(yīng)用風(fēng)自記記錄代替。
(4)自動(dòng)站降水記錄不正常時(shí),分鐘、小時(shí)降水量的處理方法如下:
①若無降水現(xiàn)象,因其它原因(螞蟻、風(fēng)、人工調(diào)試等)或自動(dòng)站故障而多出降水記錄時(shí),應(yīng)刪除該時(shí)段內(nèi)的全部分鐘和小時(shí)降水量。該情況只在值班日記中說明。
②當(dāng)降水現(xiàn)象停止后,仍有降水量,若能判斷為傳感器翻斗滯后(其量一般為0.1、0.2、0.3mm,滯后時(shí)間不超過2小時(shí)),可將該量累加到降水停止時(shí)的那分鐘和小時(shí)時(shí)段內(nèi),否則將該量刪除。夜間不守班的站,夜間(20―08時(shí))混有滯后降水量時(shí),因無法判斷,按正常記錄處理。
③出現(xiàn)漏斗堵塞或固態(tài)降水隨降隨化,若自動(dòng)站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測(cè)的量的差值百分率于其它正常時(shí)段相當(dāng),則按正常記錄處理;若自動(dòng)站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測(cè)的量存在明顯偏差或滯后嚴(yán)重時(shí):如有雨量自記記錄,則該時(shí)段的小時(shí)降水量用雨量自記記錄代替,分鐘降水量作缺測(cè)處理;如雨量自記記錄也沒有,則對(duì)應(yīng)降水現(xiàn)象時(shí)段內(nèi)的分鐘和小時(shí)降水量均作缺測(cè)處理。
④使用自動(dòng)站降水量編發(fā)報(bào)的觀測(cè)站,有關(guān)降水組和天氣現(xiàn)象組必須配合一致。若無降水現(xiàn)象,而從自動(dòng)站Z文件中讀取有降水量時(shí),在定時(shí)觀測(cè)編報(bào)中,應(yīng)人工將該量刪除。該情況只在值班日記中說明。
(5)自動(dòng)站相對(duì)濕度缺測(cè)或異常時(shí),在以下兩種情況時(shí)可以對(duì)濕度記錄進(jìn)行人工補(bǔ)測(cè):
①若自動(dòng)站觀測(cè)的氣溫
②若自動(dòng)站觀測(cè)的氣溫≥-10.0℃,需同時(shí)觀測(cè)干濕球溫度,用以計(jì)算水汽壓、相對(duì)濕度及露點(diǎn)溫度。此時(shí)不用考慮干球溫度是否
(6)自動(dòng)氣象站每小時(shí)正點(diǎn)數(shù)據(jù)與該正點(diǎn)時(shí)的分鐘數(shù)據(jù)不一致時(shí),一般情況下,維持原記錄。若經(jīng)過對(duì)前后記錄分析,確認(rèn)該小時(shí)的正點(diǎn)數(shù)據(jù)有誤可用該正點(diǎn)時(shí)的分鐘數(shù)據(jù)代替;或確認(rèn)該正點(diǎn)時(shí)的分鐘數(shù)據(jù)有誤可用該小時(shí)的正點(diǎn)數(shù)據(jù)值代替。
(7)自動(dòng)氣象站正點(diǎn)數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí),若能獲取非正點(diǎn)時(shí)的分鐘數(shù)據(jù),在作不正常記錄的處理時(shí),優(yōu)先考慮用正點(diǎn)前后10分鐘接近正點(diǎn)的紀(jì)錄代替。其具體作法為:若正點(diǎn)前10分鐘內(nèi)有數(shù)據(jù),則用正點(diǎn)前10分鐘接近正點(diǎn)的記錄代替;若正點(diǎn)前10分鐘內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)也缺測(cè),則用正點(diǎn)后10分鐘內(nèi)接近正點(diǎn)的記錄(除極值項(xiàng)和時(shí)累積值外)代替。
該情況可以通過隨《OSSMO -2004》下發(fā)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制軟件的有關(guān)功能進(jìn)行處理。
(8)自動(dòng)站觀測(cè)的蒸發(fā)量、輻射曝輻量的時(shí)值缺測(cè)連續(xù)兩小時(shí)或以上時(shí),日總量按缺測(cè)處理。當(dāng)自動(dòng)站觀測(cè)的蒸發(fā)量時(shí)值有缺測(cè),使日總量值缺測(cè)時(shí),可用人工觀測(cè)的日蒸發(fā)量代替,此時(shí)人工觀測(cè)的日蒸發(fā)量記錄在A文件中的19―20時(shí),其它時(shí)次用“- - -”代替。
引言
人工增雨效果檢驗(yàn)是評(píng)估人工增雨技術(shù)總體科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)效益所不可缺少的重要環(huán)節(jié),也是用于各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決策的重要依據(jù)。由于云和降水自然變率大,人們的認(rèn)識(shí)能力有限,人工增雨效果檢驗(yàn)一直是個(gè)世界性的難題。為了解決這一問題,國外和我國各省、市、自治區(qū)人影業(yè)務(wù)科技人員進(jìn)行了大量的科學(xué)試驗(yàn)研究,得出了一些檢驗(yàn)方法[1-7]。
人工增雨效果包括直接效果和間接效果兩大方面。直接效果指有否影響云內(nèi)微物理過程和云中宏觀、微觀物理量的大小,包括云的厚度寬度、上升氣流速度、云體溫度以及冰晶和大云滴濃度等;間接效果指有否影響降水產(chǎn)生變化。
1 數(shù)據(jù)來源與研究方法
人工增雨效果檢驗(yàn)是人工影響天氣作業(yè)中不可回避的重要環(huán)節(jié)之一,在整個(gè)作業(yè)項(xiàng)目中占有重要地位。所謂人工增雨的效果評(píng)估就是要使用一定方法找出作業(yè)后的實(shí)測(cè)降水量與云的自然降水量的差值。實(shí)測(cè)降水量在作業(yè)后我們可以實(shí)際觀測(cè)到。但在現(xiàn)有的科學(xué)基礎(chǔ)上,人們卻很難對(duì)自然降水量做出明確的定量預(yù)報(bào)。也就是說人工增雨的效果評(píng)估關(guān)鍵在于解決自然降水量的問題上。自然降水量的估計(jì)值要比實(shí)測(cè)雨量困難得多。也就是說,人工增雨的效果檢驗(yàn),實(shí)質(zhì)上就是采用某種方法對(duì)云不催化、本身可以降的雨量進(jìn)行定量估計(jì)的問題。對(duì)于自然降水量,目前也只能通過各種間接的途徑來獲得。目前國內(nèi)外常用的人工增雨檢驗(yàn)效果的方法有三種,即:統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)、物理檢驗(yàn)和數(shù)值模式檢驗(yàn)。
本文采用人工增雨效果評(píng)估方法參照統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法中的區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)[8]。區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)是選取一對(duì)比區(qū)(指不受催化影響的地區(qū)),一目標(biāo)區(qū)(是指受到催化影響的地區(qū))。假設(shè)試驗(yàn)期內(nèi)對(duì)比區(qū)和目標(biāo)區(qū)的降水量在空間分布上是均勻的。然后以同期對(duì)比區(qū)自然降雨量作為影響區(qū)自然雨量的估計(jì)值,用影響區(qū)的實(shí)測(cè)雨量減去該估計(jì)值,就得到了人工影響的效果。
人工增雨作業(yè),一般一個(gè)時(shí)間點(diǎn)在一個(gè)縣級(jí)行政區(qū)進(jìn)行作業(yè),因此以煙臺(tái)市的縣級(jí)行政區(qū)域(圖1)為區(qū)域單元。每一次對(duì)比試驗(yàn)選取兩個(gè)相鄰的區(qū)域單元進(jìn)行降雨量對(duì)比分析,并且它們地理位置不能為上下風(fēng)向關(guān)系,同時(shí)參照它們的上風(fēng)向區(qū)域單元降雨量數(shù)值。本文上下風(fēng)向的區(qū)分以中低空風(fēng)向?yàn)闇?zhǔn),一般參照700hPa和850hPa形勢(shì)來確定。
2 人工增雨效果評(píng)估
本文選取煙臺(tái)市2015年一次人工增雨作業(yè)過程進(jìn)行效果評(píng)估,時(shí)間是2015年4月2日,為大范圍人工增雨作業(yè)。
圖2a為4月2日08時(shí)700hPa天氣形勢(shì)圖,圖2b為4月2日08時(shí)850hPa天氣形勢(shì)圖,圖2c為4月2日08時(shí)地面天氣形勢(shì)圖。可知,煙臺(tái)市4月2日在中低空受低壓槽影響,以西南氣流為主,地面受溫帶氣旋影響,以偏南風(fēng)為主。中低空天氣形勢(shì)顯示煙臺(tái)上空水汽充足,人工增雨條件滿足。
表1為煙臺(tái)市4月2日人工增雨作業(yè)執(zhí)行情況,可知,本次人工增雨作業(yè)為大范圍連續(xù)性,地區(qū)涉及整個(gè)煙臺(tái)市。圖3a、3b和3c分別為煙臺(tái)市4月2日08-10時(shí)降水量分布情況。
由表1可知,影響到08時(shí)降雨量的人工增雨作業(yè)區(qū)域有棲霞、龍口、福山、海陽、蓬萊、煙臺(tái)和萊陽,由圖3實(shí)況可知,08時(shí)降雨量超過10mm的地方有棲霞、龍口、蓬萊和招遠(yuǎn),福山、煙臺(tái)、海陽和萊陽次之。人工增雨作業(yè)區(qū)域平均降雨量為7.7mm,其他區(qū)域平均降雨量為6.6mm,降雨量差為1.1mm,人工增雨使降雨量等級(jí)從大暴雨增加到大暴雨,增雨比為17%。
影響到09時(shí)降雨量的人工增雨作業(yè)區(qū)域有海陽、蓬萊、牟平和昆崳山,由圖3實(shí)況可知,09時(shí)降雨量較多的地方有牟平、昆崳山、海陽和長(zhǎng)島,福山和煙臺(tái)次之。人工增雨作業(yè)區(qū)域平均降雨量為11.0mm,其他區(qū)域平均降雨量為3.2mm,降雨量差為7.8mm,人工增雨使降雨量等級(jí)從暴雨增加到特大暴雨,增雨比為2.4倍。
影響到10時(shí)降雨量的人工增雨作業(yè)區(qū)域有福山、煙臺(tái)和長(zhǎng)島,由圖3實(shí)況可知,10時(shí)降雨量較多的地方有牟平、昆崳山、煙臺(tái)和長(zhǎng)島。人工增雨作業(yè)區(qū)域平均降雨量為1.7mm,其他區(qū)域平均降雨量為0.9mm,降雨量差為0.8mm,人工增雨使降雨量等級(jí)從中雨增加到大雨,增雨比為89%。
3 結(jié)束語
本文選取煙臺(tái)市2015年一次人工增雨作業(yè)過程進(jìn)行效果評(píng)估,方法為統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法中的區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn),結(jié)果表明人工增雨作業(yè)效果十分明顯。2015年春季以來,全市降水明顯偏少,1月至7月中旬較常年同期偏少5成,特別是7月上中旬,全市平均降雨量?jī)H為18.1毫米,較常年同期偏少72.2毫米(少8成),旱情凸顯。加之入夏以來氣溫較高,蒸發(fā)量大,部分地區(qū)旱情呈現(xiàn)逐步加重的趨勢(shì),造成煙臺(tái)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊出現(xiàn)嚴(yán)重旱災(zāi)。人影作業(yè)組織機(jī)構(gòu)抓住有利時(shí)機(jī),適時(shí)組織開展人工增雨作業(yè),有效緩解了旱情。
參考文獻(xiàn)
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德興氣象站地處江西省東北部,28°57′N,117°35′E,海拔88.5米,屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,四季分明、雨量充沛。2007年升為國家基本氣象站,按中國氣象局要求,實(shí)行自動(dòng)站后,仍保留人工觀測(cè)雨量器,并以人工觀測(cè)值作為氣候資料整編的依據(jù)。本站使用的自動(dòng)站雨量傳感器為SL2-1型單翻斗雨量傳感器,測(cè)量分辨力為0.1mm,具有測(cè)量準(zhǔn)確度高,測(cè)量數(shù)據(jù)可靠等特點(diǎn)。
一、SL2-1傳感器工作原理
降水通過一個(gè)表面積為200cm2的漏斗接收器,進(jìn)過過濾流入翻斗內(nèi),當(dāng)翻斗流入一定量的降水后,開始翻轉(zhuǎn),倒空斗內(nèi)的降水,翻斗的另一邊又開始接水,每次翻轉(zhuǎn)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)(1脈沖=0.1mm降水量),通過電纜傳輸?shù)讲杉鳎ㄟ^必要的處理后得到相應(yīng)的降水量數(shù)據(jù)。
二、資料應(yīng)用
資料選取2007、2008兩年全部降水時(shí)段,人工觀測(cè)為08、20時(shí)兩次定時(shí)觀測(cè)與虹吸雨量計(jì)數(shù)據(jù),以日為單位進(jìn)行降水統(tǒng)計(jì)(除掉了降雪、人工降水為微量降水、自動(dòng)站數(shù)據(jù)缺測(cè)日數(shù)),考慮到正點(diǎn)降水觀測(cè)時(shí)間的差異,對(duì)人工觀測(cè)降水時(shí)間段進(jìn)行了一定的處理,若20時(shí)延續(xù)降水,并且前后兩日的降水量分別統(tǒng)計(jì)存在明顯的差異則將前后兩日合并作為一次降水過程。按中國氣象局《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》對(duì)自動(dòng)站儀器的要求,按≤10.0mm:差值=自動(dòng)站雨量-人工站雨量、>10.0mm:差值=(自動(dòng)站雨量-人工站雨量)/人工站雨量×100%兩種情況分別統(tǒng)計(jì)。
三、數(shù)據(jù)對(duì)比與分析
通過全年數(shù)據(jù)對(duì)比得出上表:在≤10.0mm區(qū)間,差值>0.4mm共出現(xiàn)7次,參照虹吸雨量自記紙,可以判斷有三次與虹吸雨量讀數(shù)、自動(dòng)站相差較大,其他為自動(dòng)站誤差過大。在>10.0mm區(qū)間,差值>4%的共出現(xiàn)21次,其中差值最大的為9%。有19次的降水過程是大于40mm以上,并通過值班日志上維護(hù)記錄得出,對(duì)于≤10.0mm的降水誤差有4點(diǎn),第一,儀器處于較長(zhǎng)時(shí)間無降水,翻斗內(nèi)有塵埃而未在雨前及時(shí)清理造成;第二,出現(xiàn)強(qiáng)降水之后,儀器經(jīng)過激烈的擺動(dòng)翻斗位置發(fā)生變化而未及時(shí)校準(zhǔn);第三,降水量較小的日子,由于高溫、大風(fēng)等導(dǎo)致的蒸發(fā)影響;對(duì)于>10.0mm降水,第一,SL2-1雨量傳感器測(cè)量降水誤差基本隨降水量、雨強(qiáng)增大而增大;第二,雨前進(jìn)行維護(hù)能夠明顯減小數(shù)據(jù)誤差。
通過2007年與2008年各月數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)SL2-1傳感器測(cè)量的降水量比人工測(cè)量的明顯偏大,對(duì)于2007年比2008年的數(shù)據(jù)差偏大與 SL2-1傳感器的維護(hù)次數(shù)(特別是雨前的維護(hù))有關(guān)。
四、結(jié)論
1.不按要求維護(hù)SL2-1傳感器是造成測(cè)量降水的主要誤差,要長(zhǎng)時(shí)間保持儀器的精度,主要應(yīng)加強(qiáng)對(duì)儀器的校準(zhǔn)和日常維護(hù),特別是雨前的維護(hù)。
2. SL2-1雨量傳感器性能較穩(wěn)定,測(cè)量誤差符合國家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于降水強(qiáng)度與降水的連續(xù)性能很好的反應(yīng)出來,但觀測(cè)值要比人工觀測(cè)值偏大,特別出現(xiàn)強(qiáng)降水時(shí),觀測(cè)的數(shù)據(jù)誤差較大,代表性不強(qiáng),所以保留人工降水觀測(cè)方式很有必要。
3.盡量不要在強(qiáng)降水時(shí)進(jìn)行人工觀測(cè),減小因觀測(cè)造成不必要的。
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1、人工降雨作業(yè)只有在一定的自然云的條件下才能獲取所需的增加水量的結(jié)果,目前的技術(shù)條件還無法做到人工造雨。
2、對(duì)于不同條件的云進(jìn)行同樣的催化作用,可能會(huì)得出正、反兩種不相同的結(jié)果。所以為了獲得增雨效果,必須對(duì)自然云條件和降水過程進(jìn)行更深入的探測(cè)研究。
人工降水,又稱人工增雨,是指根據(jù)自然界降水形成的原理,人為補(bǔ)充某些形成降水的必要條件,促進(jìn)云滴迅速凝結(jié)或碰并增大成雨滴,降落到地面的過程。其方法是根據(jù)不同云層的物理特性,選擇合適時(shí)機(jī),用飛機(jī)、火箭向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,使云層降水或增加降水量,以解除或緩解農(nóng)田干旱、增加水庫灌溉水量或供水能力,或增加發(fā)電水量等。
根據(jù)不同云層的物理特性,選擇合適時(shí)機(jī),用飛機(jī)、火箭彈等向云中播散干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,促使云層降水或增加降水量。人工增雨分為暖云增雨與冷云增雨。要使曖云(溫度高于0℃的云)降水或增雨,要在云中播撒鹽粉、尿素等吸濕性粒子,促使大云滴生成導(dǎo)致形成或增加降水。若要冷云(溫度低于0℃的云)降水,就要用飛機(jī)等播撒干冰、碘化銀等催化劑,從而產(chǎn)生大量冰晶,使冷云上部的冰晶密度增大,促成或增加降水。人工影響云的微物理過程,可以在一定條件下使本來不能自然降水的云受激發(fā)而降水,也可使那些水分供應(yīng)較多、往往能自然降水的云,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的云能供應(yīng)的水分較少,因此人工催化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有限。
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中圖分類號(hào):P332.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 自動(dòng)雨量站
自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)站是用于收集地面降雨信息的自動(dòng)觀測(cè)儀器,它可精確的記錄每分鐘的降水。主要應(yīng)用于氣象、水文、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)站是無人全自動(dòng)雨量記錄儀器,它可作為無人職守的可移動(dòng)式自記站使用。儀器的介紹無線自動(dòng)雨量站由雨量傳感器、傳感器一般是翻斗式、雨量微電腦采集器和無線數(shù)傳模塊構(gòu)成,雨量微電腦采集器顯示雨量,實(shí)施自動(dòng)記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)通訊等功能。全球各個(gè)地域地區(qū)都可以進(jìn)行雨量監(jiān)測(cè)。
2 自動(dòng)站記錄與人工觀測(cè)雨量之間的誤差分析
2.1 儀器測(cè)量原理
自動(dòng)站雨量傳感器的原理雨水由承水的裝置匯集到一起,雨水會(huì)通過小漏斗以及下端的引流管注入上翻斗,小漏斗一般裝有圓護(hù)網(wǎng),當(dāng)積水在上翻斗達(dá)到額定體積值時(shí),翻斗是有一定標(biāo)注的,為了便于測(cè)量體積,雨水流入計(jì)量翻斗,上翻斗就會(huì)翻倒,當(dāng)水量承積到一定的降水時(shí),劑量翻斗就會(huì)翻倒,計(jì)數(shù)翻斗翻動(dòng)一次干簧關(guān)節(jié)點(diǎn)瞬間閉合一次,送出一個(gè)點(diǎn)鹿島瞳信號(hào),傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器。日降水量值得到采集和儲(chǔ)存。
2.2 人工觀測(cè)方法
人工觀測(cè)比較簡(jiǎn)單,是每日定時(shí)用量杯直接量取雨量筒內(nèi)的降水量。
2.3 對(duì)比分析誤差原因
由人工測(cè)量的降水量可以看出,優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單易行,比較直接,在定時(shí)觀測(cè)時(shí)間將出水瓶的降水倒入雨量杯中讀取數(shù)值即可,但人為固然存在著誤差,如讀數(shù)誤差、測(cè)量誤差、測(cè)量過程中的操作誤差,所選取的時(shí)間并不能代表一天24h的平均量,降雨所分布的時(shí)間肯定是不均勻的,所選的時(shí)間段即使特別具有代表性,也存在著誤差,而且這種誤差必不可少。這樣避免了人為的操作,因?yàn)橛炅總鞲衅髅繒r(shí)每刻都會(huì)對(duì)降水量進(jìn)行測(cè)量,分辨率高。但即使再高端的儀器也有出問題的情況,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)意外情況,如果阻礙了水的進(jìn)出水管道不順暢,上下翻斗翻轉(zhuǎn)不靈敏,信號(hào)在干簧管中慢發(fā)或少發(fā),均會(huì)影響降水量的計(jì)量準(zhǔn)確性,造成系統(tǒng)性誤差,從而導(dǎo)致雨量測(cè)量的誤差。
3 具體誤差的分析
3.1 觀測(cè)時(shí)間不同
人工每日定時(shí)觀測(cè)降水,天氣炎熱時(shí),每次當(dāng)降水停止后都要及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)遇到陰雨天氣時(shí),不能及時(shí)的觀測(cè)降水的情況,而且夏天氣溫又高,空氣干燥,雨水降落時(shí)就會(huì)緩慢的蒸發(fā),導(dǎo)致雨水測(cè)量值偏小。自動(dòng)站的雨水?dāng)?shù)據(jù)采集是正點(diǎn)的,人工觀測(cè)比自動(dòng)站觀測(cè)提前了7min。如在早晨的降水強(qiáng)度大,所以日降水量的差異更明顯,這種時(shí)間差不屬于造成自動(dòng)觀測(cè)雨量和人工觀測(cè)雨量的偏差,可在誤差分析的原因中,這是客觀存在的,即使系統(tǒng)誤差可以在一定數(shù)值的范圍內(nèi),但是造成的偏差不容忽視。根據(jù)相關(guān)的規(guī)范規(guī)定,由于天氣原因,自動(dòng)站的降水量是不可能每天都準(zhǔn)確測(cè)量的。
3.2 自動(dòng)雨量傳感器的自身原因
雨量傳感器是翻斗翻動(dòng)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)而得出的雨量測(cè)量數(shù)據(jù)。翻斗翻動(dòng)的次數(shù)、快慢都是影響降水量測(cè)量的重要因素。夏日是雨水豐富的季節(jié),當(dāng)雨水量大時(shí),我們都學(xué)過慣性,正是慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)系,與其速度、大小均無關(guān),同樣翻斗是有慣性的,正是因?yàn)閼T性才會(huì)導(dǎo)致翻斗翻轉(zhuǎn)的速度變快。而當(dāng)翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)多,雨量的測(cè)量值就會(huì)偏大,當(dāng)降水強(qiáng)度小時(shí),翻斗翻動(dòng)的速度就會(huì)減緩一些,因?yàn)橛炅啃r(shí),翻斗會(huì)聚集相對(duì)多一些的水分,反轉(zhuǎn)的速度次數(shù)都會(huì)慢,造成雨水測(cè)量值偏小。降水強(qiáng)度大雨量差值大,雨量強(qiáng)度減弱。如果測(cè)量的儀器安裝不好,也是導(dǎo)致測(cè)量降雨量有偏差的一個(gè)原因。
3.3 自然因素造成的差異
我國南北方的氣候有著較大的差異,在北方的4月份和10月份容易出現(xiàn)雨夾雪的天氣,在7、8月份有冰雹的天氣,9月份還會(huì)出現(xiàn)連續(xù)陰雨夾帶著冰粒的天氣。值得注意的是其濾網(wǎng)、小圓護(hù)網(wǎng)、漏斗、引流管和翻斗及一些盛水引水裝置的通道容易阻塞,造成觀測(cè)記錄完全不準(zhǔn)確或缺測(cè),如雨夾雪又轉(zhuǎn)變成雪的過程中,測(cè)量值延后的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。在這種特殊的情況下只能啟動(dòng)人工觀測(cè)降水,由此可見,儀器在惡劣天氣的條件下罷工時(shí),需要人工觀測(cè)降水與之配合。
3.4 定期維護(hù)而造成的測(cè)量差異
儀器應(yīng)該至少每月定期檢查1次,定期清除過濾網(wǎng)上的塵埃等臟物,特別注意的是一定要保證節(jié)流管的暢通,在少雨或無雨的季節(jié),可以把承接降水的裝置蓋上蓋子,但在雨季來臨時(shí)馬上打開。過濾用具小圓護(hù)網(wǎng)網(wǎng)眼很細(xì),如不及時(shí)地維修和來不及維護(hù),灰塵易積聚在盛水裝置的周圍,造成堵塞。同時(shí),不定期的檢查和維護(hù)儀器會(huì)使雨量的測(cè)量失真,上翻斗、下翻斗和干簧管都有可能造成損壞,承接的濾網(wǎng)更有可能被砸壞,若不及時(shí)地更換或修補(bǔ),雨量站測(cè)量結(jié)果的誤差還會(huì)更大。
3.5 外界因素的影響
風(fēng)會(huì)影響雨量的測(cè)量。在安置雨量器時(shí)是選擇高出地平面的位置,以便更容易收集降水。承水器口四周若沒有安裝標(biāo)準(zhǔn)雨量器防濺雨柵格,由于風(fēng)的繞溜作用導(dǎo)致雨量器筒口上方出現(xiàn)上升氣流,致使降水量偏低,產(chǎn)生誤差。在不穩(wěn)定的天氣下,當(dāng)風(fēng)速較大、風(fēng)向變化快時(shí),雨量器上方的氣流擾動(dòng)時(shí)雨滴落入筒口不均勻,由此產(chǎn)生誤差。
自動(dòng)氣象站的翻斗式雨量傳感器一般安裝在室外,有多個(gè)組件構(gòu)成,包括承水器(常用口徑為20 cm)、上翻斗、匯集漏斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗和干簧管等[2-4]。承水器收集的降水通過漏斗進(jìn)入上翻斗,當(dāng)集水量達(dá)到一定程度時(shí),由于水本身的重力作用使上翻斗翻轉(zhuǎn),降水進(jìn)入?yún)R集漏斗。為減少由于降水強(qiáng)度不同造成的測(cè)量誤差,從匯集漏斗的節(jié)流管注入計(jì)量翻斗的過程中,不同強(qiáng)度自然降水被調(diào)節(jié)至比較均勻的降水強(qiáng)度。當(dāng)計(jì)量翻斗承受的降水量為0.1 mm時(shí),計(jì)量翻斗把降水傾倒到計(jì)數(shù)翻斗,使計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)1次。計(jì)數(shù)翻斗中部裝有一塊小磁鋼,磁鋼上端有干簧管。計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí),與其相關(guān)的磁鋼對(duì)干簧管掃描1次,干簧管接點(diǎn)因磁化而瞬間閉合1次。降水量每次達(dá)到0.1 mm時(shí),就送出一個(gè)開關(guān)信號(hào),采集器就自動(dòng)采集存儲(chǔ)0.1 mm的降水量[5]。
2自動(dòng)站雨量傳感器的日常維護(hù)方法
做好雨量傳感器的日常維護(hù),能有效減少儀器故障,為月報(bào)表的編制減少不必要的數(shù)據(jù)處理,從而保證資料的連續(xù)性和完整性,也為氣象服務(wù)提供更精確、詳細(xì)的雨量記錄[6]。
2.1對(duì)新儀器進(jìn)行精度對(duì)比
使用新儀器時(shí),包括冬季后第1次使用,或在使用1個(gè)月后的第1次大雨時(shí)段,應(yīng)做精度對(duì)比。如發(fā)現(xiàn)差值超過±4%時(shí),需對(duì)儀器進(jìn)行檢查,包括記錄器是否正常工作、儀器的基點(diǎn)位置是否正確、干簧管有無漏發(fā)或多發(fā)信號(hào)現(xiàn)象等、計(jì)數(shù)與記錄值是否相符等現(xiàn)象。為使測(cè)量誤差在最大誤差范圍內(nèi),提高測(cè)量精度,做好精度對(duì)比極其重要。
2.2定期檢查
堅(jiān)持每天定時(shí)巡查,檢查雨量傳感器的各組件是否有沙塵、小蟲和樹葉等雜物。為保證流水通暢、計(jì)量準(zhǔn)確,避免造成錯(cuò)誤的降水量,應(yīng)注意檢查和清除漏斗及翻斗內(nèi)積沉的泥沙[5]。每月定期檢查翻斗是否緊靠干簧管一側(cè),確保雨量傳感器器口不變形,器口面水平,器身穩(wěn)固。
2.3測(cè)前準(zhǔn)備
密切監(jiān)視天氣變化,尤其在夏季,在降水前應(yīng)檢查翻斗內(nèi)是否有小蟲、樹葉等,確保雨量傳感器的管道保持暢通,使計(jì)數(shù)翻斗正常翻轉(zhuǎn)和排水。當(dāng)出現(xiàn)翻斗翻轉(zhuǎn)不靈時(shí),可用清水沖洗軸承或更換軸承,切勿給軸承加油,以免軸承粘上灰塵[7-8]。無雨或少雨的季節(jié),可將雨量筒加蓋,但注意在降水前及時(shí)打開。
2.4其他維護(hù)事項(xiàng)
在大霧且無雨的情況下,可對(duì)雨量筒加蓋,防止由于霧的影響造成雨量計(jì)數(shù)[9]。當(dāng)雨量筒受灰塵污染時(shí)可用中性洗滌劑清洗雨量傳感器漏斗和翻斗表面,清洗翻斗時(shí)用軟毛刷輕輕刷其表面污垢,切勿用手指觸摸漏斗和翻斗內(nèi)壁,以防沾上油污而影響翻斗計(jì)量的準(zhǔn)確性。注意清洗時(shí)不要隨意擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲,清洗完畢按原樣安裝外筒,并調(diào)整其水平,緊固螺釘。對(duì)儀器進(jìn)行清洗或維護(hù)時(shí),應(yīng)斷開信號(hào)連接線。
3異常問題的處理方法
3.1無降水而有雨量記錄
原因分析:①由于霧、露、小蟲造成出現(xiàn)降水量記錄;②因人工調(diào)試儀器造成;③因風(fēng)吹造成;④因自動(dòng)站故障造成。
處理方法:在無降水現(xiàn)象而出現(xiàn)雨量記錄時(shí),如果由上述原因造成,應(yīng)刪除該時(shí)段內(nèi)的全部分鐘和小時(shí)降水量,并在值班日記中備注說明。
3.2出現(xiàn)固態(tài)降水
觀測(cè)員應(yīng)密切監(jiān)視天氣變化,如出現(xiàn)固態(tài)降水隨降隨化時(shí),雨量傳感器可以正常使用,雨量值作為正式記錄;如不隨降隨化時(shí),應(yīng)立即加蓋,加蓋期間的降水量按缺測(cè)處理,并在備注欄說明。出現(xiàn)漏斗堵塞或固態(tài)降水隨降隨化時(shí),若自動(dòng)站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測(cè)量的差值百分率與其他正常時(shí)相當(dāng),則按正常處理[10];若自動(dòng)站記錄的降水量明顯偏小或滯后嚴(yán)重,則該時(shí)段的分鐘和小時(shí)降水量按缺測(cè)處理,日總量也按缺測(cè)處理,并在備注欄說明。
3.3自動(dòng)站和人工雨量筒的觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比
自動(dòng)站的降水量應(yīng)和人工雨量筒的觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,若自動(dòng)站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測(cè)量的差值百分率與其他正常時(shí)相當(dāng),則按正常處理;若自動(dòng)站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測(cè)的量存在明顯偏差或滯后嚴(yán)重,應(yīng)分析原因:①雨量傳感器的濾網(wǎng)和翻斗是否被堵塞,導(dǎo)致雨水從旁邊溢流,造成翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)較少;②計(jì)量翻斗的2個(gè)定位螺絲位置是否正確[11]。
處理方法:若二者對(duì)比值存在明顯偏差,如有雨量記錄,則該時(shí)段的小時(shí)降水量用雨量自己記錄代替,分鐘降水量作缺測(cè)處理;如沒有雨量記錄,則對(duì)應(yīng)降水現(xiàn)象時(shí)段內(nèi)的分鐘和小時(shí)降水量均作缺測(cè)處理,并在備注欄中說明。
3.4降水停止后仍有降水記錄
降水停止后,如仍有降水量記錄,則判斷為傳感器翻斗滯后(其量一般為0.1、0.2、0.3 mm)。處理方法:①若2 h內(nèi)自動(dòng)站還顯示有降水量,這個(gè)時(shí)段的降水量稱為“滯后降水量”,該情況正常,可以作為正式記錄,但需將滯后的降水量累加到降水停止的分鐘時(shí)刻;②若2 h后自動(dòng)站不再顯示有降水量,則不作為正式記錄,人工刪除,并在備注欄中注明[5-6];③對(duì)于夜間不守班的站,夜間(20:00至次日8:00)混有滯后降水量時(shí),因無法判斷,按正常處理。
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中圖分類號(hào):P412.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-0432(2014)-01-24-1
隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高,人們對(duì)天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害性天氣的預(yù)警能力的需求也日益增強(qiáng)。北方冬季降雪頻繁,出現(xiàn)災(zāi)害性暴雪天氣次數(shù)增多。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雪情,為做好氣象防災(zāi)、減災(zāi)提供有利依據(jù)已成為觀測(cè)臺(tái)站的一項(xiàng)重要任務(wù)。DSH1型稱重式降水傳感器增強(qiáng)了對(duì)固態(tài)降水自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)能力,提高了觀測(cè)資料密度和時(shí)效性,可為全社會(huì)應(yīng)對(duì)重大冰雪災(zāi)害的應(yīng)急保障能力提供快速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息。
1所用實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)及對(duì)比分析
1.1所用實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)
2012年1月~ 4月、2012年10月~ 2013年4月,共11個(gè)月的稱重式降水傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與口徑為20厘米雨量器人工定時(shí)實(shí)測(cè)的固態(tài)降水(固態(tài)和混合降水)資料。
1.2從數(shù)據(jù)的完整性、可靠性、準(zhǔn)確性三方面進(jìn)行對(duì)比分析
數(shù)據(jù)的完整性。從實(shí)測(cè)記錄看,無由于客觀(如長(zhǎng)時(shí)間停電或儀器故障)或人為原因造成的記錄丟失或缺測(cè);數(shù)據(jù)的可靠性。通過統(tǒng)計(jì)每月有無降水一致率來分析數(shù)據(jù)的可靠性。
(1)有無降水的一致率:以自動(dòng)氣象站采集數(shù)據(jù)Z文件中的過程降水量(降水間歇時(shí)間不超過2小時(shí))為依據(jù),過程降水量≥0.1毫米即為有降水,否則視為無降水。當(dāng)自動(dòng)站過程降水量為0,而人工觀測(cè)降水量≥0.1毫米;或自動(dòng)站過程降水量≥0.1,而人工觀測(cè)降水量為0,均作為一次不一致統(tǒng)計(jì),否則為一致。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看:在實(shí)有56次降水過程中,只有一次人工觀測(cè)降水量為0.1毫米,DSH1型稱重降水傳感器沒有顯示降水量(記為0.0毫米),即有降水一致率為98.2%。(2)自動(dòng)站觀測(cè)降水量只與人工定時(shí)降水量比較,當(dāng)人工定時(shí)降水量≤10.0毫米時(shí)兩者差值≤0.4毫米,定時(shí)人工降水量>10.0毫米時(shí)兩者差值百分率≤4%,則為一致。月一致率(%)=對(duì)比差值小于一致率范圍的次數(shù)/有效總次數(shù)×100%,從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出各月的一致率為:
從上表可看出有7個(gè)月一致率達(dá)100%,說明人工20厘米口徑雨量器觀測(cè)降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量?jī)烧呦嚓P(guān)關(guān)系顯著,同步性較好。但仍有4個(gè)月一致率未達(dá)100%,造成不一致的主要原因是當(dāng)降水量≥2.0毫米時(shí),稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒測(cè)量的降水量偏多2.5%~20.0%左右。產(chǎn)生此種偏差的主要原因是稱重式降水傳感器承水口頂部有防風(fēng)圈(人工雨量筒無防風(fēng)圈),減少了風(fēng)對(duì)降水的影響。另一原因是兩種儀器承水口距地高度不同,雨量筒承水口距地面只有70厘米,而稱重式傳感器承水口距地面120厘米。
數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性:準(zhǔn)確度的評(píng)估僅采用有降水時(shí)間段的資料(過程降水量≥0.1毫米),設(shè)X為參考標(biāo)準(zhǔn)降水量(人工雨量筒測(cè)量降水量),Xi為稱重式傳感器采集的累計(jì)量。
由圖1可看出,共有45次過程降水量≤5.0毫米,有7次過程兩者差值超過0.2毫米,占總次數(shù)的15.5%。差值小于0.2毫米占總次數(shù)84.5%,準(zhǔn)確度較高。
由圖2可看出,有11次過程降水量>5.0毫米,但只有一次兩者降水量對(duì)比差值≤4%,其他兩者降水量對(duì)比差值均超出了規(guī)定范圍,稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒觀測(cè)降水量偏多5%~12%,只有一次為偏少16%(稱重式降水傳感器滯后,前期降水量未記錄上)。分析原因:(1)因風(fēng)場(chǎng)變形或其他因素導(dǎo)致20厘米口徑的雨量器測(cè)得的降水量較實(shí)際降水量偏少10%~50%。稱重式傳感器相對(duì)于20厘米口徑的雨量器測(cè)得的降水量更接近真實(shí)值。(2)分析稱重式固態(tài)降水傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)偏少原因,可能為測(cè)量原理導(dǎo)致降水?dāng)?shù)據(jù)漏采樣,數(shù)據(jù)采集上傳時(shí)間滯后。
[中圖分類號(hào)] P413 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 (2013)06-0226-02
一、引言
在中國大地上的自動(dòng)氣象觀測(cè)站,逐步取代人工觀測(cè)儀器項(xiàng)目。 2000年以來,全國氣象部門大氣監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)項(xiàng)目,新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng),以及在一些省(自治區(qū),直轄市)氣象局,自負(fù)盈虧項(xiàng)目每年投資建設(shè)自動(dòng)氣象站,溫度,降水量,氣壓,相對(duì)濕度,風(fēng)速和風(fēng)向,表面溫度自動(dòng)觀測(cè)手動(dòng)觀察和分析在該國的不同的元素的分布的特性之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,例如常見的天氣要素,人為測(cè)量的操作因素,探索自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)之間的差異的原因,希望可以對(duì)工作人員研究有所幫助。
二、資料
本文使用2008年至2012年中國700個(gè)地面自動(dòng)站和人工平行觀測(cè)。在自動(dòng)氣象站與人工觀測(cè)平行觀察期為2年或3年,1年人工觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上正式記錄的第二年和第三年的基礎(chǔ)上官方記錄的自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù),如官方的自動(dòng)氣象站觀測(cè)魚類觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和質(zhì)量控制,各站的自動(dòng)氣象站觀測(cè),在這篇文章中,只有一年后正式記錄記錄平行觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
三、統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目之間的差異在允許的范圍
為了揭示自動(dòng)觀測(cè)和人工觀測(cè),分析的主要?dú)庀笠蛩兀囟龋瑯O端最高和最低氣溫,氣壓,相對(duì)濕度,地表溫度,10分鐘平均風(fēng)速)人工觀測(cè)和自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的差異每月平均的對(duì)比區(qū)別。本文所指的“差異化”是人工觀測(cè)自動(dòng)觀測(cè)。壓力之間的對(duì)比度的允許范圍之內(nèi)的每月平均之間的差異的差異之間的溫度差在允許的范圍是±0.2°C±0.2帕斯卡,允許的范圍內(nèi)的相對(duì)濕度之間的差異為±2%,10雨平均風(fēng)速不同的允許范圍為±0.2米/秒,允許的范圍內(nèi)的表面溫度之間的差異為±0.5℃,10分鐘的平均風(fēng)速風(fēng)向,統(tǒng)計(jì)分析每個(gè)站的觀測(cè)和人工觀測(cè)風(fēng)向一致率一個(gè)月。匹配月份的風(fēng)向頻率占總數(shù)的允許范圍內(nèi)的有效百分比是大于70%。沉淀,系統(tǒng)的分析自動(dòng)氣象站每月的比例誤差的測(cè)量值與人工觀測(cè)人工觀測(cè)每月人工觀測(cè)與自動(dòng)觀測(cè)的值之間的差的允許范圍之內(nèi)的百分比是小于8%。
四、降水
對(duì)于沉淀,統(tǒng)計(jì)月百分比誤差,月的自動(dòng)觀測(cè)降水之間的差異與目視觀察人工觀察沉淀的沉淀百分比,月的百分誤差的絕對(duì)值的,最后計(jì)算平行觀測(cè)的平均百分誤差時(shí)期。分析表明,全國降水很小的百分比誤差7%到8%,主要集中在東部和沿海地區(qū)。30%的降水百分誤差超過8%,主要分布在新疆和青藏高原,降水百分比誤差濕潤(rùn)地區(qū)的分布是較干旱地區(qū)的特點(diǎn)。可比創(chuàng)紀(jì)錄的625站,447站降水百分誤差小于8%,占車站總數(shù):174站百分比誤差在8%到40%的范圍的71.5%,占27.8%,其27個(gè)車站誤差百分比大于20%。在27年的平均百分比誤差大于20%的站位,只有3個(gè)站降水量大于1000 l'IIITI的是剩下的24站年降水量小于1000毫米,其中10年降水量在500到1000之間MRD 8站立在100至500之間,六個(gè)站nln2是小于100毫米如貴州省安順關(guān)嶺縣氣象站,2008到2012年統(tǒng)計(jì)日降水不超過100毫米。如果是比較小的析出,自動(dòng)觀測(cè)人工觀測(cè)也是比較小的差異,但百分比誤差是比較大的。和統(tǒng)計(jì)方法,沉淀幾個(gè)月,兩臺(tái)儀器降水量的統(tǒng)計(jì)之間的唯一區(qū)別將更好地反映問題。此外,自動(dòng)站無降水錯(cuò)誤的觀察,如
青海瑪多的沉淀在2008年12月350%的百分比誤差,析出沉淀統(tǒng)計(jì)每月百分比誤差,月,降水自動(dòng)化觀測(cè)與人工觀測(cè)降水人工觀察沉淀的百分比差異月百分誤差的絕對(duì)值的最終站在并行計(jì)算各觀察期的平均百分比誤差。
分析結(jié)果表明,全國降水百分誤差小于8%,7%,主要集中在東部和沿海地區(qū)。30%的降水百分誤差超過8%,主要分布在新疆和青藏高原,降水百分比誤差濕潤(rùn)地區(qū)的分布是較干旱地區(qū)的特點(diǎn)。可比創(chuàng)紀(jì)錄的625站,447站降水百分誤差小于8%,占車站總數(shù):174站百分比誤差在8%到40%的范圍的71.5%,占27.8%,其中27站誤差百分比大于20%。在27年的平均百分比誤差大于20%的站位,只有3個(gè)站降水量大于1000 l'IIITI的是剩下的24站年降水量小于1000毫米,其中10年降水量在500到1000之間MRD 8站立在100至500之間,六個(gè)站nln2是小于100毫米,如果是比較小的析出,自動(dòng)觀測(cè)人工觀測(cè)也是比較小的差異,但百分比誤差是比較大的。和統(tǒng)計(jì)方法,沉淀幾個(gè)月,兩臺(tái)儀器降水量的統(tǒng)計(jì)之間的唯一區(qū)別將更好地反映問題。此外,自動(dòng)站在無降水錯(cuò)誤觀察,觀察,如青海瑪多縣2003年12月降水量誤差百分比為350%,這是由于3月15日自動(dòng)站降水量為11.2毫米,該日無沉淀現(xiàn)象。
五、壓力
壓力分布的地形特點(diǎn)之間的差異對(duì)比基本上是相同的。壓力對(duì)比0.2 0.2百帕地區(qū)之間的差異主要分布在中國的東部低海拔地區(qū);對(duì)比差異O. 2-0.6百帕之間的區(qū)域主要分布在中,西部地區(qū)的高海拔,對(duì)比差值小于0.2百帕個(gè)人站,分布在東部地區(qū);對(duì)比差異大于0.6百帕各個(gè)站,主要分布在西部。因此,自動(dòng)觀測(cè)的空氣壓力的準(zhǔn)確度可能會(huì)受到影響由該站的高度影響。低海拔,自動(dòng)觀測(cè)比人工觀測(cè)的壓力高,但高并不明顯,高海拔的地區(qū),相反,自動(dòng)觀測(cè)是顯著較低的壓力比人工觀測(cè)的氣壓。藏,但不具有上述特性以外,還需要進(jìn)一步的分析。
六、表面溫度
除個(gè)別省份外,表面溫度平均每年對(duì)比差異之間的南北差異。觀測(cè)到的表面溫度的基礎(chǔ)狀態(tài)國有一半的面積與人工觀測(cè)的差異在0.5~0.5℃,主要分布在中國的相對(duì)高的溫度區(qū)域,北部地區(qū),溫度越低,自動(dòng)觀測(cè)比人工觀測(cè)表面高溫度更嚴(yán)重的自動(dòng)觀測(cè)表面溫度在東北和新疆北部的部分,平均高5℃,比人工觀測(cè)。
表面溫度自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)隨緯度增加觀測(cè)儀器和方法的差異,當(dāng)冬天的雪溫度計(jì)在地上埋雪,按照需要人工觀測(cè),地面氣象觀測(cè)規(guī)范取出溫度計(jì),水平安裝在未受污染的雪面,身體和形式的感應(yīng)部分埋一半的雪,然后閱讀,因此人工表面溫度觀測(cè)實(shí)際上是雪面溫度。自動(dòng)氣象站鉑電阻地面溫度傳感器被大雪掩埋按照正常的觀察,所以動(dòng)態(tài)觀測(cè)到的表面溫度是雪的溫度,這兩次觀測(cè)之間的差異,導(dǎo)致在雪的表面溫度,自動(dòng)觀測(cè)比人工觀測(cè)歷史新高。緯度越高,時(shí)間越長(zhǎng)的雪在地面上,自動(dòng)觀測(cè)和人工觀測(cè)的差異越大。
冬天雪站表面溫度的時(shí)間序列,如果不經(jīng)修訂的自動(dòng)觀測(cè)和人工觀測(cè)數(shù)據(jù)之間會(huì)存在非均勻性。不包括冬季積雪自動(dòng)觀測(cè)的表面溫度從五月至九月的統(tǒng)計(jì)平均高對(duì)比度差異。原東北和新疆北部表面溫度平均每年對(duì)比差異小于3°C區(qū)已經(jīng)消失,只有青海自動(dòng)觀測(cè)的表面溫度顯著高于人工觀測(cè)。全國自動(dòng)化觀測(cè)比人工觀測(cè)領(lǐng)域太小,超過0.5°C增加。總之,在北方的雪自動(dòng)表面溫度的觀測(cè)和人工觀測(cè)數(shù)據(jù)的差異。由于不同的儀器和觀測(cè)方法,在北方大雪期間,自動(dòng)觀測(cè)的表面溫度不能真實(shí)反映
表面狀況與人工觀測(cè)數(shù)據(jù),有比較大的差異。自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合使用時(shí)表面溫度,特別應(yīng)注意北方的冬天站表面溫度觀測(cè),自動(dòng)觀測(cè)高比人工觀測(cè)數(shù)據(jù)的問題。
七、風(fēng)的速度和方向
10分鐘平均風(fēng)速對(duì)比,廣泛分布于全國自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)差異相對(duì)較小區(qū)別,對(duì)比差值的絕對(duì)值超過0.2米/秒的面積只是一個(gè)孤立的區(qū)域,主要集中在個(gè)別省份。自動(dòng)化觀測(cè)風(fēng)速高人工觀測(cè)超過2米/秒的地區(qū)主要分布在西部的內(nèi)蒙古,新疆東北部,甘肅,四川,云南,吉林,河北,江蘇等地;自動(dòng)觀測(cè)低風(fēng)超過0.2米/秒的速度,主要分布在黑龍江,寧夏,山東,安徽,廣東等地。這樣的系統(tǒng)故障,可以選擇自動(dòng)氣象站與各省的制造商和型號(hào)。 10分鐘平均風(fēng)速的風(fēng),風(fēng)向一致率的統(tǒng)計(jì)。絕大多數(shù)的國家自動(dòng)觀測(cè)風(fēng)向和勞動(dòng),以符合觀測(cè)風(fēng)向率超過70%,近一半的區(qū)域符合率90%以上,低于70%的面積相一致的方向是東部的青海,,東北北部,西部地區(qū)的新疆和個(gè)人站。
八、相對(duì)濕度
有一半地區(qū)年平均相對(duì)濕度02~2%之間的差異。相對(duì)濕度自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)領(lǐng)域小的差異,主要分布在比較干燥的地區(qū),在中國長(zhǎng)江以北。自動(dòng)觀測(cè)高超過2%屬于各個(gè)站,主要分布在長(zhǎng)江流域的中下游,自動(dòng)觀測(cè)面積超過全國總面積的2%低一半,東北相對(duì)長(zhǎng)江,青藏高原南部濕潤(rùn)地區(qū),東北地區(qū)部是最明顯的。中心頻率是不是一個(gè)數(shù)據(jù)段的差異,相對(duì)濕度差可達(dá)2%的站,在長(zhǎng)江中下游地區(qū),青藏高原的東北部,南部的陽性面積差異明顯偏向和東北地區(qū)的人工觀測(cè),自動(dòng)觀測(cè)相對(duì)濕度低。人工觀測(cè),溫度高于10℃,濕球溫度計(jì)的觀察和濕度,當(dāng)溫度降低到10℃以下,用毛發(fā)濕度計(jì)觀察。自動(dòng)氣象站,每年濕敏電容濕度傳感器,用于測(cè)量相對(duì)濕度,切斷觀察觀測(cè)原理人工差異很大的“夏天在南部地區(qū),自動(dòng)站濕敏在高溫和高濕度的情況下,尤其是在相對(duì)濕度接近100%,有顯著的失真“。”毛發(fā)濕度計(jì)在東北部,青藏高原和東北地區(qū),在冬季,人工觀測(cè)和毛發(fā)濕度計(jì)觀測(cè)相對(duì)濕度高于自動(dòng)觀測(cè)站山地,
九、結(jié)論
氣象要素的自動(dòng)觀測(cè)和人工觀測(cè)有一定的差異,但大部分的國家的溫度,降水量,氣壓,相對(duì)濕度,風(fēng)向和風(fēng)速,自動(dòng)站差異的表面溫度差異是在允許范圍內(nèi)。自動(dòng)氣象站的使用減少了勞務(wù)支出,應(yīng)用越來越廣泛。各地建立自動(dòng)氣象站是有必要的。
參考文獻(xiàn)
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