自动站记录与人工观测雨量的误差分析

摘 要：通过对乌兰浩特市气象局自动站与人工观测降水量记录的统计，发现有一些差异在自动站观测雨量与人工观测雨量中。经过调查分析得知，关于仪器测量的原理，观测方法状态不同，观测时间不一致，由于雨量传感器自身存在很多原因，不能定期维护而造成的误差还有外界环境因素等方面是导致自动站和人工降水观测误差产生的主要原因。

关键词：自动站；记录；人工观测；降水量；误差原因

中图分类号：P332.1 文献标识码：A

1 自动雨量站

自动雨量监测站是用于收集地面降雨信息的自动观测仪器，它可精确的记录每分钟的降水。主要应用于气象、水文、农业和环保等领域。自动雨量监测站是无人全自动雨量记录仪器，它可作为无人职守的可移动式自记站使用。仪器的介绍无线自动雨量站由雨量传感器、传感器一般是翻斗式、雨量微电脑采集器和无线数传模块构成，雨量微电脑采集器显示雨量，实施自动记录、历史数据记录、数据通讯等功能。全球各个地域地区都可以进行雨量监测。

2 自动站记录与人工观测雨量之间的误差分析

2.1 仪器测量原理

自动站雨量传感器的原理雨水由承水的装置汇集到一起，雨水会通过小漏斗以及下端的引流管注入上翻斗，小漏斗一般装有圆护网，当积水在上翻斗达到额定体积值时，翻斗是有一定标注的，为了便于测量体积，雨水流入计量翻斗，上翻斗就会翻倒，当水量承积到一定的降水时，剂量翻斗就会翻倒，计数翻斗翻动一次干簧关节点瞬间闭合一次，送出一个点鹿岛瞳信号，传输到数据采集器。日降水量值得到采集和储存。

2.2 人工观测方法

人工观测比较简单，是每日定时用量杯直接量取雨量筒内的降水量。

2.3 对比分析误差原因

由人工测量的降水量可以看出，优点是方法简单易行，比较直接，在定时观测时间将出水瓶的降水倒入雨量杯中读取数值即可，但人为固然存在着误差，如读数误差、测量误差、测量过程中的操作误差，所选取的时间并不能代表一天24h的平均量，降雨所分布的时间肯定是不均匀的，所选的时间段即使特别具有代表性，也存在着误差，而且这种误差必不可少。这样避免了人为的操作，因为雨量传感器每时每刻都会对降水量进行测量，分辨率高。但即使再高端的仪器也有出问题的情况，有时也会出现意外情况，如果阻碍了水的进出水管道不顺畅，上下翻斗翻转不灵敏，信号在干簧管中慢发或少发，均会影响降水量的计量准确性，造成系统性误差，从而导致雨量测量的误差。

3 具体误差的分析

3.1 观测时间不同

人工每日定时观测降水，天气炎热时，每次当降水停止后都要及时进行观测。当遇到阴雨天气时，不能及时的观测降水的情况，而且夏天气温又高，空气干燥，雨水降落时就会缓慢的蒸发，导致雨水测量值偏小。自动站的雨水数据采集是正点的，人工观测比自动站观测提前了7min。如在早晨的降水强度大，所以日降水量的差异更明显，这种时间差不属于造成自动观测雨量和人工观测雨量的偏差，可在误差分析的原因中，这是客观存在的，即使系统误差可以在一定数值的范围内，但是造成的偏差不容忽视。根据相关的规范规定，由于天气原因，自动站的降水量是不可能每天都准确测量的。

3.2 自动雨量传感器的自身原因

雨量传感器是翻斗翻动产生的脉冲信号而得出的雨量测量数据。翻斗翻动的次数、快慢都是影响降水量测量的重要因素。夏日是雨水丰富的季节，当雨水量大时，我们都学过惯性，正是惯性只与物体的质量有关系，与其速度、大小均无关，同样翻斗是有惯性的，正是因为惯性才会导致翻斗翻转的速度变快。而当翻斗翻转次数多，雨量的测量值就会偏大，当降水强度小时，翻斗翻动的速度就会减缓一些，因为雨量小时，翻斗会聚集相对多一些的水分，反转的速度次数都会慢，造成雨水测量值偏小。降水强度大雨量差值大，雨量强度减弱。如果测量的仪器安装不好，也是导致测量降雨量有偏差的一个原因。

3.3 自然因素造成的差异

我国南北方的气候有着较大的差异，在北方的4月份和10月份容易出现雨夹雪的天气，在7、8月份有冰雹的天气，9月份还会出现连续阴雨夹带着冰粒的天气。值得注意的是其滤网、小圆护网、漏斗、引流管和翻斗及一些盛水引水装置的通道容易阻塞，造成观测记录完全不准确或缺测，如雨夹雪又转变成雪的过程中，测量值延后的现象也时有发生。在这种特殊的情况下只能启动人工观测降水，由此可见，仪器在恶劣天气的条件下罢工时，需要人工观测降水与之配合。

3.4 定期维护而造成的测量差异

仪器应该至少每月定期检查1次，定期清除过滤网上的尘埃等脏物，特别注意的是一定要保证节流管的畅通，在少雨或无雨的季节，可以把承接降水的装置盖上盖子，但在雨季来临时马上打开。过滤用具小圆护网网眼很细，如不及时地维修和来不及维护，灰尘易积聚在盛水装置的周围，造成堵塞。同时，不定期的检查和维护仪器会使雨量的测量失真，上翻斗、下翻斗和干簧管都有可能造成损坏，承接的滤网更有可能被砸坏，若不及时地更换或修补，雨量站测量结果的误差还会更大。

3.5 外界因素的影响

风会影响雨量的测量。在安置雨量器时是选择高出地平面的位置，以便更容易收集降水。承水器口四周若没有安装标准雨量器防溅雨栅格，由于风的绕溜作用导致雨量器筒口上方出现上升气流，致使降水量偏低，产生误差。在不稳定的天气下，当风速较大、风向变化快时，雨量器上方的气流扰动时雨滴落入筒口不均匀，由此产生误差。

4 结语

综上，简洁的描述了自动站的仪器测量降雨原理及其构造，人工测量雨量的方法，同时介绍了自动站测量雨量和分工观测雨量的误差原因，误差有自身的系统误差也有外界造成的误差，如何更好的测量雨量，就要从这些误差的原因上着手，认真做好工作，同时注重科学发展的研究，努力研发出更好的雨量仪器设备，来降低误差。

作者简介：但岱霖（1986-），男，汉族，四川省遂宁市大英县人，本科学历，助理工程师，从事综合气象观测。