時間:2024-01-10 14:49:26
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇人工降水的方法范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
人工降雨的科學原理。云是由水汽凝結而成,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核的數量、云內的溫度所決定。一般來說,云中的水汽膠性狀態比較穩定,不易產生降水,而人工增雨就是要破壞這種膠性穩定狀態,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,碘化銀在高空擴散,成為云中水滴的凝聚核,水滴在其周圍迅速凝聚,達到一定體積后便產生了降雨。
一般在自然云已經降水或者接近于降水的條件下,人工降水的方法才能發揮作用。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,是催化后的實際降水量和不經催化的自然可能降水量之差。實際降水量可以測定,但能否正確估價自然可能降水量,就成了效果檢驗的關鍵。在對降水的物理規律認識不足的情況下,主要依靠統計學的方法對自然可能降水量作出估價。初期的統計檢驗方法,多數采用回歸統計法,在人工催化目標區附近選擇一個不受催化影響的地區作為對比,用歷史資料建立目標區和對比區降水量的回歸方程。
(來源:文章屋網 )
[中圖分類號] X831 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-9-327-1
1自動觀測定時數據缺測時的處理方法
(1)自動觀測定時數據有缺測時,基準站用人工平行觀測記錄代替;其它站一般時次不進行補測,僅在02、08、14、20時4個定時和規定編發氣象觀測報告的時次,氣壓、氣溫、濕度、風向、風速、降水記錄缺測時,用現有人工觀測儀器或通風干濕表、輕便風向風速表等在正點后10分鐘內進行補測;超過10分鐘時不進行補測,該時數據按缺測處理。
(2)在自動觀測定時數據中,某一定時數據(風、降水量除外,即風向、風速以及降水量缺測時不能用前、后時次數據內插求得)缺測或不正常時,用前、后兩定時數據內插求得,按正常數據統計;若連續兩次或以上定時數據缺測時,不能內插,應按缺測處理。
對于濕度記錄的內插,應考慮水汽壓、露點溫度與氣溫、相對濕度的一致。當濕度記錄有缺測時,先用內插法求得相對濕度,再用氣溫(也可以是內插值)與內插求得的相對濕度翻查求得水汽壓和露點溫度。
(3)自動站的2分鐘平均風向風速與10分鐘平均風向風速有缺測時,不能相互代替。當自動站的2分鐘平均風向風速缺測時,應用人工定時記錄代替;當10分鐘平均風向風速有缺測時,應用風自記記錄代替。
(4)自動站降水記錄不正常時,分鐘、小時降水量的處理方法如下:
①若無降水現象,因其它原因(螞蟻、風、人工調試等)或自動站故障而多出降水記錄時,應刪除該時段內的全部分鐘和小時降水量。該情況只在值班日記中說明。
②當降水現象停止后,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,滯后時間不超過2小時),可將該量累加到降水停止時的那分鐘和小時時段內,否則將該量刪除。夜間不守班的站,夜間(20―08時)混有滯后降水量時,因無法判斷,按正常記錄處理。
③出現漏斗堵塞或固態降水隨降隨化,若自動站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測的量的差值百分率于其它正常時段相當,則按正常記錄處理;若自動站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測的量存在明顯偏差或滯后嚴重時:如有雨量自記記錄,則該時段的小時降水量用雨量自記記錄代替,分鐘降水量作缺測處理;如雨量自記記錄也沒有,則對應降水現象時段內的分鐘和小時降水量均作缺測處理。
④使用自動站降水量編發報的觀測站,有關降水組和天氣現象組必須配合一致。若無降水現象,而從自動站Z文件中讀取有降水量時,在定時觀測編報中,應人工將該量刪除。該情況只在值班日記中說明。
(5)自動站相對濕度缺測或異常時,在以下兩種情況時可以對濕度記錄進行人工補測:
①若自動站觀測的氣溫
②若自動站觀測的氣溫≥-10.0℃,需同時觀測干濕球溫度,用以計算水汽壓、相對濕度及露點溫度。此時不用考慮干球溫度是否
(6)自動氣象站每小時正點數據與該正點時的分鐘數據不一致時,一般情況下,維持原記錄。若經過對前后記錄分析,確認該小時的正點數據有誤可用該正點時的分鐘數據代替;或確認該正點時的分鐘數據有誤可用該小時的正點數據值代替。
(7)自動氣象站正點數據缺測時,若能獲取非正點時的分鐘數據,在作不正常記錄的處理時,優先考慮用正點前后10分鐘接近正點的紀錄代替。其具體作法為:若正點前10分鐘內有數據,則用正點前10分鐘接近正點的記錄代替;若正點前10分鐘內的分鐘數據也缺測,則用正點后10分鐘內接近正點的記錄(除極值項和時累積值外)代替。
該情況可以通過隨《OSSMO -2004》下發的自動氣象站數據質量控制軟件的有關功能進行處理。
(8)自動站觀測的蒸發量、輻射曝輻量的時值缺測連續兩小時或以上時,日總量按缺測處理。當自動站觀測的蒸發量時值有缺測,使日總量值缺測時,可用人工觀測的日蒸發量代替,此時人工觀測的日蒸發量記錄在A文件中的19―20時,其它時次用“- - -”代替。
引言
人工增雨效果檢驗是評估人工增雨技術總體科學水平和經濟效益所不可缺少的重要環節,也是用于各級領導決策的重要依據。由于云和降水自然變率大,人們的認識能力有限,人工增雨效果檢驗一直是個世界性的難題。為了解決這一問題,國外和我國各省、市、自治區人影業務科技人員進行了大量的科學試驗研究,得出了一些檢驗方法[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生變化。
1 數據來源與研究方法
人工增雨效果檢驗是人工影響天氣作業中不可回避的重要環節之一,在整個作業項目中占有重要地位。所謂人工增雨的效果評估就是要使用一定方法找出作業后的實測降水量與云的自然降水量的差值。實測降水量在作業后我們可以實際觀測到。但在現有的科學基礎上,人們卻很難對自然降水量做出明確的定量預報。也就是說人工增雨的效果評估關鍵在于解決自然降水量的問題上。自然降水量的估計值要比實測雨量困難得多。也就是說,人工增雨的效果檢驗,實質上就是采用某種方法對云不催化、本身可以降的雨量進行定量估計的問題。對于自然降水量,目前也只能通過各種間接的途徑來獲得。目前國內外常用的人工增雨檢驗效果的方法有三種,即:統計檢驗、物理檢驗和數值模式檢驗。
本文采用人工增雨效果評估方法參照統計檢驗方法中的區域對比試驗[8]。區域對比試驗是選取一對比區(指不受催化影響的地區),一目標區(是指受到催化影響的地區)。假設試驗期內對比區和目標區的降水量在空間分布上是均勻的。然后以同期對比區自然降雨量作為影響區自然雨量的估計值,用影響區的實測雨量減去該估計值,就得到了人工影響的效果。
人工增雨作業,一般一個時間點在一個縣級行政區進行作業,因此以煙臺市的縣級行政區域(圖1)為區域單元。每一次對比試驗選取兩個相鄰的區域單元進行降雨量對比分析,并且它們地理位置不能為上下風向關系,同時參照它們的上風向區域單元降雨量數值。本文上下風向的區分以中低空風向為準,一般參照700hPa和850hPa形勢來確定。
2 人工增雨效果評估
本文選取煙臺市2015年一次人工增雨作業過程進行效果評估,時間是2015年4月2日,為大范圍人工增雨作業。
圖2a為4月2日08時700hPa天氣形勢圖,圖2b為4月2日08時850hPa天氣形勢圖,圖2c為4月2日08時地面天氣形勢圖。可知,煙臺市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,以偏南風為主。中低空天氣形勢顯示煙臺上空水汽充足,人工增雨條件滿足。
表1為煙臺市4月2日人工增雨作業執行情況,可知,本次人工增雨作業為大范圍連續性,地區涉及整個煙臺市。圖3a、3b和3c分別為煙臺市4月2日08-10時降水量分布情況。
由表1可知,影響到08時降雨量的人工增雨作業區域有棲霞、龍口、福山、海陽、蓬萊、煙臺和萊陽,由圖3實況可知,08時降雨量超過10mm的地方有棲霞、龍口、蓬萊和招遠,福山、煙臺、海陽和萊陽次之。人工增雨作業區域平均降雨量為7.7mm,其他區域平均降雨量為6.6mm,降雨量差為1.1mm,人工增雨使降雨量等級從大暴雨增加到大暴雨,增雨比為17%。
影響到09時降雨量的人工增雨作業區域有海陽、蓬萊、牟平和昆崳山,由圖3實況可知,09時降雨量較多的地方有牟平、昆崳山、海陽和長島,福山和煙臺次之。人工增雨作業區域平均降雨量為11.0mm,其他區域平均降雨量為3.2mm,降雨量差為7.8mm,人工增雨使降雨量等級從暴雨增加到特大暴雨,增雨比為2.4倍。
影響到10時降雨量的人工增雨作業區域有福山、煙臺和長島,由圖3實況可知,10時降雨量較多的地方有牟平、昆崳山、煙臺和長島。人工增雨作業區域平均降雨量為1.7mm,其他區域平均降雨量為0.9mm,降雨量差為0.8mm,人工增雨使降雨量等級從中雨增加到大雨,增雨比為89%。
3 結束語
本文選取煙臺市2015年一次人工增雨作業過程進行效果評估,方法為統計檢驗方法中的區域對比試驗,結果表明人工增雨作業效果十分明顯。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,全市平均降雨量僅為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,蒸發量大,部分地區旱情呈現逐步加重的趨勢,造成煙臺部分鄉鎮村莊出現嚴重旱災。人影作業組織機構抓住有利時機,適時組織開展人工增雨作業,有效緩解了旱情。
參考文獻
[1]蔣年沖,吳林林,曾光平.抗旱型火箭人工增雨效果檢驗方法初步研究[J].氣象,2006,(8):54~58.
[2]黃彥彬,李天富,李春鸞,等.2004年春夏季海南火箭人工增雨效果z驗[J].廣東氣象,2006,28(1):50~53.
[3]羅遠暉,潘杰麗,李永平.欽州市一次火箭人工增雨作業效果分析[J].氣象研究與應用,2013,34(2):61.
[4]賓振,吳萬友,鄧安強.江西省人工增雨統計檢驗系統設計與實現[J].氣象與減災研究,2008,31(4):56~57.
[5]蔣年沖,曾光平,袁野.夏季對流云人工增雨效果評價方法初探[J].氣象,2008,(1):104~108.
[6]蔡幸堯.火箭人工增雨效果評價系統的設計[J].廣東氣象,2010,32(1):48.
[7]劉麗君,張瑞波,張正國.廣西人工影響天氣云系模式預報效果檢驗[J].氣象研究與應用,2009,30(4):49~51
德興氣象站地處江西省東北部,28°57′N,117°35′E,海拔88.5米,屬中亞熱帶季風濕潤氣候,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,實行自動站后,仍保留人工觀測雨量器,并以人工觀測值作為氣候資料整編的依據。本站使用的自動站雨量傳感器為SL2-1型單翻斗雨量傳感器,測量分辨力為0.1mm,具有測量準確度高,測量數據可靠等特點。
一、SL2-1傳感器工作原理
降水通過一個表面積為200cm2的漏斗接收器,進過過濾流入翻斗內,當翻斗流入一定量的降水后,開始翻轉,倒空斗內的降水,翻斗的另一邊又開始接水,每次翻轉輸出一個脈沖信號(1脈沖=0.1mm降水量),通過電纜傳輸到采集器,通過必要的處理后得到相應的降水量數據。
二、資料應用
資料選取2007、2008兩年全部降水時段,人工觀測為08、20時兩次定時觀測與虹吸雨量計數據,以日為單位進行降水統計(除掉了降雪、人工降水為微量降水、自動站數據缺測日數),考慮到正點降水觀測時間的差異,對人工觀測降水時間段進行了一定的處理,若20時延續降水,并且前后兩日的降水量分別統計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《地面氣象觀測規范》對自動站儀器的要求,按≤10.0mm:差值=自動站雨量-人工站雨量、>10.0mm:差值=(自動站雨量-人工站雨量)/人工站雨量×100%兩種情況分別統計。
三、數據對比與分析
通過全年數據對比得出上表:在≤10.0mm區間,差值>0.4mm共出現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、自動站相差較大,其他為自動站誤差過大。在>10.0mm區間,差值>4%的共出現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記錄得出,對于≤10.0mm的降水誤差有4點,第一,儀器處于較長時間無降水,翻斗內有塵埃而未在雨前及時清理造成;第二,出現強降水之后,儀器經過激烈的擺動翻斗位置發生變化而未及時校準;第三,降水量較小的日子,由于高溫、大風等導致的蒸發影響;對于>10.0mm降水,第一,SL2-1雨量傳感器測量降水誤差基本隨降水量、雨強增大而增大;第二,雨前進行維護能夠明顯減小數據誤差。
通過2007年與2008年各月數據對比發現SL2-1傳感器測量的降水量比人工測量的明顯偏大,對于2007年比2008年的數據差偏大與 SL2-1傳感器的維護次數(特別是雨前的維護)有關。
四、結論
1.不按要求維護SL2-1傳感器是造成測量降水的主要誤差,要長時間保持儀器的精度,主要應加強對儀器的校準和日常維護,特別是雨前的維護。
2. SL2-1雨量傳感器性能較穩定,測量誤差符合國家標準,對于降水強度與降水的連續性能很好的反應出來,但觀測值要比人工觀測值偏大,特別出現強降水時,觀測的數據誤差較大,代表性不強,所以保留人工降水觀測方式很有必要。
3.盡量不要在強降水時進行人工觀測,減小因觀測造成不必要的。
參考文獻
[1]自動氣象站測量原理和方法/胡玉峰主編.—北京:氣象出版社,2004.
[2]《氣象儀器和觀測方法指南》第六版/世界氣象組織,1996.
[3]李黃,自動氣象站實用手冊[M]氣象出版社,2007.
1、人工降雨作業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果,目前的技術條件還無法做到人工造雨。
2、對于不同條件的云進行同樣的催化作用,可能會得出正、反兩種不相同的結果。所以為了獲得增雨效果,必須對自然云條件和降水過程進行更深入的探測研究。
人工降水,又稱人工增雨,是指根據自然界降水形成的原理,人為補充某些形成降水的必要條件,促進云滴迅速凝結或碰并增大成雨滴,降落到地面的過程。其方法是根據不同云層的物理特性,選擇合適時機,用飛機、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,以解除或緩解農田干旱、增加水庫灌溉水量或供水能力,或增加發電水量等。
根據不同云層的物理特性,選擇合適時機,用飛機、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,就要用飛機等播撒干冰、碘化銀等催化劑,從而產生大量冰晶,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而降水,也可使那些水分供應較多、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的水分較少,因此人工催化的經濟價值有限。
(來源:文章屋網 )
中圖分類號:P332.1 文獻標識碼:A
1 自動雨量站
自動雨量監測站是用于收集地面降雨信息的自動觀測儀器,它可精確的記錄每分鐘的降水。主要應用于氣象、水文、農業和環保等領域。自動雨量監測站是無人全自動雨量記錄儀器,它可作為無人職守的可移動式自記站使用。儀器的介紹無線自動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傳模塊構成,雨量微電腦采集器顯示雨量,實施自動記錄、歷史數據記錄、數據通訊等功能。全球各個地域地區都可以進行雨量監測。
2 自動站記錄與人工觀測雨量之間的誤差分析
2.1 儀器測量原理
自動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網,當積水在上翻斗達到額定體積值時,翻斗是有一定標注的,為了便于測量體積,雨水流入計量翻斗,上翻斗就會翻倒,當水量承積到一定的降水時,劑量翻斗就會翻倒,計數翻斗翻動一次干簧關節點瞬間閉合一次,送出一個點鹿島瞳信號,傳輸到數據采集器。日降水量值得到采集和儲存。
2.2 人工觀測方法
人工觀測比較簡單,是每日定時用量杯直接量取雨量筒內的降水量。
2.3 對比分析誤差原因
由人工測量的降水量可以看出,優點是方法簡單易行,比較直接,在定時觀測時間將出水瓶的降水倒入雨量杯中讀取數值即可,但人為固然存在著誤差,如讀數誤差、測量誤差、測量過程中的操作誤差,所選取的時間并不能代表一天24h的平均量,降雨所分布的時間肯定是不均勻的,所選的時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,因為雨量傳感器每時每刻都會對降水量進行測量,分辨率高。但即使再高端的儀器也有出問題的情況,有時也會出現意外情況,如果阻礙了水的進出水管道不順暢,上下翻斗翻轉不靈敏,信號在干簧管中慢發或少發,均會影響降水量的計量準確性,造成系統性誤差,從而導致雨量測量的誤差。
3 具體誤差的分析
3.1 觀測時間不同
人工每日定時觀測降水,天氣炎熱時,每次當降水停止后都要及時進行觀測。當遇到陰雨天氣時,不能及時的觀測降水的情況,而且夏天氣溫又高,空氣干燥,雨水降落時就會緩慢的蒸發,導致雨水測量值偏小。自動站的雨水數據采集是正點的,人工觀測比自動站觀測提前了7min。如在早晨的降水強度大,所以日降水量的差異更明顯,這種時間差不屬于造成自動觀測雨量和人工觀測雨量的偏差,可在誤差分析的原因中,這是客觀存在的,即使系統誤差可以在一定數值的范圍內,但是造成的偏差不容忽視。根據相關的規范規定,由于天氣原因,自動站的降水量是不可能每天都準確測量的。
3.2 自動雨量傳感器的自身原因
雨量傳感器是翻斗翻動產生的脈沖信號而得出的雨量測量數據。翻斗翻動的次數、快慢都是影響降水量測量的重要因素。夏日是雨水豐富的季節,當雨水量大時,我們都學過慣性,正是慣性只與物體的質量有關系,與其速度、大小均無關,同樣翻斗是有慣性的,正是因為慣性才會導致翻斗翻轉的速度變快。而當翻斗翻轉次數多,雨量的測量值就會偏大,當降水強度小時,翻斗翻動的速度就會減緩一些,因為雨量小時,翻斗會聚集相對多一些的水分,反轉的速度次數都會慢,造成雨水測量值偏小。降水強度大雨量差值大,雨量強度減弱。如果測量的儀器安裝不好,也是導致測量降雨量有偏差的一個原因。
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月份容易出現雨夾雪的天氣,在7、8月份有冰雹的天氣,9月份還會出現連續陰雨夾帶著冰粒的天氣。值得注意的是其濾網、小圓護網、漏斗、引流管和翻斗及一些盛水引水裝置的通道容易阻塞,造成觀測記錄完全不準確或缺測,如雨夾雪又轉變成雪的過程中,測量值延后的現象也時有發生。在這種特殊的情況下只能啟動人工觀測降水,由此可見,儀器在惡劣天氣的條件下罷工時,需要人工觀測降水與之配合。
3.4 定期維護而造成的測量差異
儀器應該至少每月定期檢查1次,定期清除過濾網上的塵埃等臟物,特別注意的是一定要保證節流管的暢通,在少雨或無雨的季節,可以把承接降水的裝置蓋上蓋子,但在雨季來臨時馬上打開。過濾用具小圓護網網眼很細,如不及時地維修和來不及維護,灰塵易積聚在盛水裝置的周圍,造成堵塞。同時,不定期的檢查和維護儀器會使雨量的測量失真,上翻斗、下翻斗和干簧管都有可能造成損壞,承接的濾網更有可能被砸壞,若不及時地更換或修補,雨量站測量結果的誤差還會更大。
3.5 外界因素的影響
風會影響雨量的測量。在安置雨量器時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準雨量器防濺雨柵格,由于風的繞溜作用導致雨量器筒口上方出現上升氣流,致使降水量偏低,產生誤差。在不穩定的天氣下,當風速較大、風向變化快時,雨量器上方的氣流擾動時雨滴落入筒口不均勻,由此產生誤差。
自動氣象站的翻斗式雨量傳感器一般安裝在室外,有多個組件構成,包括承水器(常用口徑為20 cm)、上翻斗、匯集漏斗、計量翻斗、計數翻斗和干簧管等[2-4]。承水器收集的降水通過漏斗進入上翻斗,當集水量達到一定程度時,由于水本身的重力作用使上翻斗翻轉,降水進入匯集漏斗。為減少由于降水強度不同造成的測量誤差,從匯集漏斗的節流管注入計量翻斗的過程中,不同強度自然降水被調節至比較均勻的降水強度。當計量翻斗承受的降水量為0.1 mm時,計量翻斗把降水傾倒到計數翻斗,使計數翻斗翻轉1次。計數翻斗中部裝有一塊小磁鋼,磁鋼上端有干簧管。計數翻斗翻轉時,與其相關的磁鋼對干簧管掃描1次,干簧管接點因磁化而瞬間閉合1次。降水量每次達到0.1 mm時,就送出一個開關信號,采集器就自動采集存儲0.1 mm的降水量[5]。
2自動站雨量傳感器的日常維護方法
做好雨量傳感器的日常維護,能有效減少儀器故障,為月報表的編制減少不必要的數據處理,從而保證資料的連續性和完整性,也為氣象服務提供更精確、詳細的雨量記錄[6]。
2.1對新儀器進行精度對比
使用新儀器時,包括冬季后第1次使用,或在使用1個月后的第1次大雨時段,應做精度對比。如發現差值超過±4%時,需對儀器進行檢查,包括記錄器是否正常工作、儀器的基點位置是否正確、干簧管有無漏發或多發信號現象等、計數與記錄值是否相符等現象。為使測量誤差在最大誤差范圍內,提高測量精度,做好精度對比極其重要。
2.2定期檢查
堅持每天定時巡查,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、計量準確,避免造成錯誤的降水量,應注意檢查和清除漏斗及翻斗內積沉的泥沙[5]。每月定期檢查翻斗是否緊靠干簧管一側,確保雨量傳感器器口不變形,器口面水平,器身穩固。
2.3測前準備
密切監視天氣變化,尤其在夏季,在降水前應檢查翻斗內是否有小蟲、樹葉等,確保雨量傳感器的管道保持暢通,使計數翻斗正常翻轉和排水。當出現翻斗翻轉不靈時,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,可將雨量筒加蓋,但注意在降水前及時打開。
2.4其他維護事項
在大霧且無雨的情況下,可對雨量筒加蓋,防止由于霧的影響造成雨量計數[9]。當雨量筒受灰塵污染時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壁,以防沾上油污而影響翻斗計量的準確性。注意清洗時不要隨意擰動調節螺絲,清洗完畢按原樣安裝外筒,并調整其水平,緊固螺釘。對儀器進行清洗或維護時,應斷開信號連接線。
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、小蟲造成出現降水量記錄;②因人工調試儀器造成;③因風吹造成;④因自動站故障造成。
處理方法:在無降水現象而出現雨量記錄時,如果由上述原因造成,應刪除該時段內的全部分鐘和小時降水量,并在值班日記中備注說明。
3.2出現固態降水
觀測員應密切監視天氣變化,如出現固態降水隨降隨化時,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,應立即加蓋,加蓋期間的降水量按缺測處理,并在備注欄說明。出現漏斗堵塞或固態降水隨降隨化時,若自動站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測量的差值百分率與其他正常時相當,則按正常處理[10];若自動站記錄的降水量明顯偏小或滯后嚴重,則該時段的分鐘和小時降水量按缺測處理,日總量也按缺測處理,并在備注欄說明。
3.3自動站和人工雨量筒的觀測值進行對比
自動站的降水量應和人工雨量筒的觀測值進行對比,若自動站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測量的差值百分率與其他正常時相當,則按正常處理;若自動站記錄的過程總量與人工雨量筒觀測的量存在明顯偏差或滯后嚴重,應分析原因:①雨量傳感器的濾網和翻斗是否被堵塞,導致雨水從旁邊溢流,造成翻斗翻轉次數較少;②計量翻斗的2個定位螺絲位置是否正確[11]。
處理方法:若二者對比值存在明顯偏差,如有雨量記錄,則該時段的小時降水量用雨量自己記錄代替,分鐘降水量作缺測處理;如沒有雨量記錄,則對應降水現象時段內的分鐘和小時降水量均作缺測處理,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內自動站還顯示有降水量,這個時段的降水量稱為“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刻;②若2 h后自動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,因無法判斷,按正常處理。
4參考文獻
[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[S].北京:氣象出版社,2003.
[2] 李黃.自動氣象站實用手冊[M].北京:氣象出版社,2007.
[3] 王超球.自動氣象站觀測常見問題及解決方法[J].廣西氣象,2004,25(4):50-52.
[4] 馬強,馬祖勝.如何做好地面氣象觀測常規儀器的撤換[J].廣東氣象,2009,31(2):65-66.
[5] 廖銘超,唐衛環,韋繼忠,等.自動氣象站常見故障及數據維護技巧[J].氣象研究與應用,2011,32(3):79-80.
[6] 楊秀勛,張邯.淺析自動站不正常記錄的處理方法[J].貴州氣象,2010,34(1):41-42.
[7] 飛,蔡濤,王國安,等.地面氣象觀測報表疑誤記錄的處理方法[J].氣象與環境科學,2011,34(B9):182-185.
[8] 張國莉,尚曉立,趙苗穩.ZQZ-CⅡ型自動站雨量器故障的排除技巧和維護方法[J].硅谷,2010(14):176.
中圖分類號:P412.13文獻標識碼:A文章編號:1674-0432(2014)-01-24-1
隨著社會的發展和生活水平的提高,人們對天氣預報和災害性天氣的預警能力的需求也日益增強。北方冬季降雪頻繁,出現災害性暴雪天氣次數增多。實時監測雪情,為做好氣象防災、減災提供有利依據已成為觀測臺站的一項重要任務。DSH1型稱重式降水傳感器增強了對固態降水自動連續觀測能力,提高了觀測資料密度和時效性,可為全社會應對重大冰雪災害的應急保障能力提供快速、準確、動態的實時監測信息。
1所用實測降水數據及對比分析
1.1所用實測降水數據
2012年1月~ 4月、2012年10月~ 2013年4月,共11個月的稱重式降水傳感器實時監測與口徑為20厘米雨量器人工定時實測的固態降水(固態和混合降水)資料。
1.2從數據的完整性、可靠性、準確性三方面進行對比分析
數據的完整性。從實測記錄看,無由于客觀(如長時間停電或儀器故障)或人為原因造成的記錄丟失或缺測;數據的可靠性。通過統計每月有無降水一致率來分析數據的可靠性。
(1)有無降水的一致率:以自動氣象站采集數據Z文件中的過程降水量(降水間歇時間不超過2小時)為依據,過程降水量≥0.1毫米即為有降水,否則視為無降水。當自動站過程降水量為0,而人工觀測降水量≥0.1毫米;或自動站過程降水量≥0.1,而人工觀測降水量為0,均作為一次不一致統計,否則為一致。從實測數據看:在實有56次降水過程中,只有一次人工觀測降水量為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)自動站觀測降水量只與人工定時降水量比較,當人工定時降水量≤10.0毫米時兩者差值≤0.4毫米,定時人工降水量>10.0毫米時兩者差值百分率≤4%,則為一致。月一致率(%)=對比差值小于一致率范圍的次數/有效總次數×100%,從實測數據統計出各月的一致率為:
從上表可看出有7個月一致率達100%,說明人工20厘米口徑雨量器觀測降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著,同步性較好。但仍有4個月一致率未達100%,造成不一致的主要原因是當降水量≥2.0毫米時,稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒測量的降水量偏多2.5%~20.0%左右。產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圈(人工雨量筒無防風圈),減少了風對降水的影響。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。
數據的準確性:準確度的評估僅采用有降水時間段的資料(過程降水量≥0.1毫米),設X為參考標準降水量(人工雨量筒測量降水量),Xi為稱重式傳感器采集的累計量。
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,占總次數的15.5%。差值小于0.2毫米占總次數84.5%,準確度較高。
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比差值≤4%,其他兩者降水量對比差值均超出了規定范圍,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)因風場變形或其他因素導致20厘米口徑的雨量器測得的降水量較實際降水量偏少10%~50%。稱重式傳感器相對于20厘米口徑的雨量器測得的降水量更接近真實值。(2)分析稱重式固態降水傳感器測量數據偏少原因,可能為測量原理導致降水數據漏采樣,數據采集上傳時間滯后。
[中圖分類號] P413 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2013)06-0226-02
一、引言
在中國大地上的自動氣象觀測站,逐步取代人工觀測儀器項目。 2000年以來,全國氣象部門大氣監測自動化系統項目,新一代天氣雷達系統,以及在一些省(自治區,直轄市)氣象局,自負盈虧項目每年投資建設自動氣象站,溫度,降水量,氣壓,相對濕度,風速和風向,表面溫度自動觀測手動觀察和分析在該國的不同的元素的分布的特性之間的統計學差異,例如常見的天氣要素,人為測量的操作因素,探索自動觀測與人工觀測之間的差異的原因,希望可以對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個地面自動站和人工平行觀測。在自動氣象站與人工觀測平行觀察期為2年或3年,1年人工觀測數據的基礎上正式記錄的第二年和第三年的基礎上官方記錄的自動觀測數據,如官方的自動氣象站觀測魚類觀測數據進行實時監控和質量控制,各站的自動氣象站觀測,在這篇文章中,只有一年后正式記錄記錄平行觀測數據進行統計分析。
三、統計項目之間的差異在允許的范圍
為了揭示自動觀測和人工觀測,分析的主要氣象因素(溫度,極端最高和最低氣溫,氣壓,相對濕度,地表溫度,10分鐘平均風速)人工觀測和自動觀測數據之間的差異每月平均的對比區別。本文所指的“差異化”是人工觀測自動觀測。壓力之間的對比度的允許范圍之內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,允許的范圍內的相對濕度之間的差異為±2%,10雨平均風速不同的允許范圍為±0.2米/秒,允許的范圍內的表面溫度之間的差異為±0.5℃,10分鐘的平均風速風向,統計分析每個站的觀測和人工觀測風向一致率一個月。匹配月份的風向頻率占總數的允許范圍內的有效百分比是大于70%。沉淀,系統的分析自動氣象站每月的比例誤差的測量值與人工觀測人工觀測每月人工觀測與自動觀測的值之間的差的允許范圍之內的百分比是小于8%。
四、降水
對于沉淀,統計月百分比誤差,月的自動觀測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值的,最后計算平行觀測的平均百分誤差時期。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。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地區的分布是較干旱地區的特點。可比創紀錄的625站,447站降水百分誤差小于8%,占車站總數:174站百分比誤差在8%到40%的范圍的71.5%,占27.8%,其27個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,六個站nln2是小于100毫米如貴州省安順關嶺縣氣象站,2008到2012年統計日降水不超過100毫米。如果是比較小的析出,自動觀測人工觀測也是比較小的差異,但百分比誤差是比較大的。和統計方法,沉淀幾個月,兩臺儀器降水量的統計之間的唯一區別將更好地反映問題。此外,自動站無降水錯誤的觀察,如
青海瑪多的沉淀在2008年12月350%的百分比誤差,析出沉淀統計每月百分比誤差,月,降水自動化觀測與人工觀測降水人工觀察沉淀的百分比差異月百分誤差的絕對值的最終站在并行計算各觀察期的平均百分比誤差。
分析結果表明,全國降水百分誤差小于8%,7%,主要集中在東部和沿海地區。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地區的分布是較干旱地區的特點。可比創紀錄的625站,447站降水百分誤差小于8%,占車站總數: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,六個站nln2是小于100毫米,如果是比較小的析出,自動觀測人工觀測也是比較小的差異,但百分比誤差是比較大的。和統計方法,沉淀幾個月,兩臺儀器降水量的統計之間的唯一區別將更好地反映問題。此外,自動站在無降水錯誤觀察,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日自動站降水量為11.2毫米,該日無沉淀現象。
五、壓力
壓力分布的地形特點之間的差異對比基本上是相同的。壓力對比0.2 0.2百帕地區之間的差異主要分布在中國的東部低海拔地區;對比差異O. 2-0.6百帕之間的區域主要分布在中,西部地區的高海拔,對比差值小于0.2百帕個人站,分布在東部地區;對比差異大于0.6百帕各個站,主要分布在西部。因此,自動觀測的空氣壓力的準確度可能會受到影響由該站的高度影響。低海拔,自動觀測比人工觀測的壓力高,但高并不明顯,高海拔的地區,相反,自動觀測是顯著較低的壓力比人工觀測的氣壓。藏,但不具有上述特性以外,還需要進一步的分析。
六、表面溫度
除個別省份外,表面溫度平均每年對比差異之間的南北差異。觀測到的表面溫度的基礎狀態國有一半的面積與人工觀測的差異在0.5~0.5℃,主要分布在中國的相對高的溫度區域,北部地區,溫度越低,自動觀測比人工觀測表面高溫度更嚴重的自動觀測表面溫度在東北和新疆北部的部分,平均高5℃,比人工觀測。
表面溫度自動觀測與人工觀測隨緯度增加觀測儀器和方法的差異,當冬天的雪溫度計在地上埋雪,按照需要人工觀測,地面氣象觀測規范取出溫度計,水平安裝在未受污染的雪面,身體和形式的感應部分埋一半的雪,然后閱讀,因此人工表面溫度觀測實際上是雪面溫度。自動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,所以動態觀測到的表面溫度是雪的溫度,這兩次觀測之間的差異,導致在雪的表面溫度,自動觀測比人工觀測歷史新高。緯度越高,時間越長的雪在地面上,自動觀測和人工觀測的差異越大。
冬天雪站表面溫度的時間序列,如果不經修訂的自動觀測和人工觀測數據之間會存在非均勻性。不包括冬季積雪自動觀測的表面溫度從五月至九月的統計平均高對比度差異。原東北和新疆北部表面溫度平均每年對比差異小于3°C區已經消失,只有青海自動觀測的表面溫度顯著高于人工觀測。全國自動化觀測比人工觀測領域太小,超過0.5°C增加。總之,在北方的雪自動表面溫度的觀測和人工觀測數據的差異。由于不同的儀器和觀測方法,在北方大雪期間,自動觀測的表面溫度不能真實反映
表面狀況與人工觀測數據,有比較大的差異。自動觀測與人工觀測數據結合使用時表面溫度,特別應注意北方的冬天站表面溫度觀測,自動觀測高比人工觀測數據的問題。
七、風的速度和方向
10分鐘平均風速對比,廣泛分布于全國自動觀測與人工觀測差異相對較小區別,對比差值的絕對值超過0.2米/秒的面積只是一個孤立的區域,主要集中在個別省份。自動化觀測風速高人工觀測超過2米/秒的地區主要分布在西部的內蒙古,新疆東北部,甘肅,四川,云南,吉林,河北,江蘇等地;自動觀測低風超過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。這樣的系統故障,可以選擇自動氣象站與各省的制造商和型號。 10分鐘平均風速的風,風向一致率的統計。絕大多數的國家自動觀測風向和勞動,以符合觀測風向率超過70%,近一半的區域符合率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,西部地區的新疆和個人站。
八、相對濕度
有一半地區年平均相對濕度02~2%之間的差異。相對濕度自動觀測與人工觀測領域小的差異,主要分布在比較干燥的地區,在中國長江以北。自動觀測高超過2%屬于各個站,主要分布在長江流域的中下游,自動觀測面積超過全國總面積的2%低一半,東北相對長江,青藏高原南部濕潤地區,東北地區部是最明顯的。中心頻率是不是一個數據段的差異,相對濕度差可達2%的站,在長江中下游地區,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的人工觀測,自動觀測相對濕度低。人工觀測,溫度高于10℃,濕球溫度計的觀察和濕度,當溫度降低到10℃以下,用毛發濕度計觀察。自動氣象站,每年濕敏電容濕度傳感器,用于測量相對濕度,切斷觀察觀測原理人工差異很大的“夏天在南部地區,自動站濕敏在高溫和高濕度的情況下,尤其是在相對濕度接近100%,有顯著的失真“。”毛發濕度計在東北部,青藏高原和東北地區,在冬季,人工觀測和毛發濕度計觀測相對濕度高于自動觀測站山地,
九、結論
氣象要素的自動觀測和人工觀測有一定的差異,但大部分的國家的溫度,降水量,氣壓,相對濕度,風向和風速,自動站差異的表面溫度差異是在允許范圍內。自動氣象站的使用減少了勞務支出,應用越來越廣泛。各地建立自動氣象站是有必要的。
參考文獻
[1]胡玉峰自動與人工觀測數據的差異應用氣象學報,2004,lS(6):7 J9-726.
[2]王穎,劉小寧.自動站與人工觀測氣溫的對比分析應用氣象學報,2002,13(6).