自动站降水误差存在的原因和处理方法

自动站降水误差存在的原因和处理方法

尼玛美多

那曲市班戈县气象局 西藏那曲 852500

摘要：近些年来，随着科学技术的飞速发展，自动气象站在各地区得到广泛普及与应用，促使气象工作效率实现了显著提升。然而，在其实际运行过程中，各项观测数据极易出现各种各样的问题，其中以降水数据异常最为常见，对气象观测数据的完整性与连续性产生了严重影响。基于此，本文首先简述了雨量传感器结构与测量原理，并重点分析了自动站降水误差存在的原因及处理方法，仅供参考。

关键词：自动气象站；数据；误差；原因；处理

引言

自动气象站与人工气象站比较，地面要素的感应元件除雨量传感器外均由机械式元器件转变成电子元器件，信号输出由机械放大转为电信号放大输出，将原始的机械记录转化成计算机自动采集存储，这使自动气象站能更客观、实时地反映天气要素的变化。但在目前的自动气象站中，雨量传感器仍沿用翻斗式传感器，在实际使用过程中，常因各种原因，出现实际降水与和所测降水存在明显误差的情况。现将自动站降水误差存在的原因和处理方法如下：

1雨量传感器结构和测量原理

雨量传感器的结构由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等组成。其工作过程是雨水由承水口汇集，进入上翻斗，上翻斗的作用是使降水强度近似大降水强度，然后进入计量翻斗计量，计量翻斗转动一次为0.1mm降水量，随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。在计数翻斗的中部装有一块小磁钢，磁钢的上面装有干簧开关，计数翻斗翻转时，与它相关的磁钢对干簧管扫描一次，干簧管因磁化而瞬间闭合一次。这样，降水量每次达到0.1mm时，就送出一个脉冲信号，采集器存储0.1mm的降水量。

自动气象站雨量的测量原理是由雨量传感器感应雨量的大小转化为干簧管输出的开关信号，经采集器处理后进入计算机，计算机软件按地面观测规范中雨量计算方法计算降水量大小，并按规定格式显示。

2自动站降水误差存在的原因及处理方法

2.1雨量传感器关键元件损坏引入的测量误差

2.1.1误差成因分析

自动气象站的雨量测量是通过计数翻斗中的磁钢扫描干簧管产生开关信号来产生的。干簧管开关信号发送一次，代表产生了0.1mm的降水量。若干簧管元件失常，发生连击即多发送信号或漏击即少发送信号，均会出现雨量误差异常现象。这种因素产生的雨量误差，多表现为降水量误差值异常偏大或偏小，往往是突发现象。判断这种误差的方法是：用万用表连接雨量传感器输出端，向雨量传感器中注入一定量的降水，观测计数翻斗和万用表，当计数翻斗翻转一次时，万用表有电压信号产生，若干簧管发生连击或漏击，在万用表上会有多个电信号或无信号发生，说明干簧管已损坏。在做雨量传感器检查时，尽量避免整点观测时间。因人为原因造成雨量记录的，可在自动站备注栏中说明；也可在检查时断开雨量传感器与采集器的连接。

2.1.2处理方法

解决这种因素引入的测量误差是更换干簧管。具体做法：将计数翻斗上的干簧管拧紧螺钉松弛，取下已损坏的干簧管，用正常的干簧管更换上即可。

2.2雨量传感器机械原因引入的测量误差

2.2.1误差成因分析

雨量的测量是通过上、下翻斗翻动使干簧管产生开关信号，采集器自动累记0.1mm降水量的过程。当上、下翻斗翻转不灵出现阻滞感时，均会导致翻斗翻转的速度改变，而雨量测量的计量是以单位时间内计数翻斗的翻转次数为降水量的累计值的。因而，由这种机械不灵敏引入的测量误差也是自动气象站雨量误差偏大的原因之一。这种因素引起的误差表现为雨量测量值恒定小于实际降水值。故障现象为各翻斗的轴承间距过大或过小，翻斗转动有阻滞感。

2.2.2处理方法

解决这类因素引入的测量误差，要求台站工作人员保持雨量传感器的清洁卫生。定期（一般一个月）用清水清洗翻斗轴颈和宝石轴承孔（宝石轴承切勿加油）。如清洗不见效，可能是宝石轴承磨损或碎裂所致，可用大头针沿轴承内孔触划，如有阻滞感，即宝石磨损，应更新轴承部件。如翻斗轴损坏，则更新翻斗轴。

2.3因维护保养不及时引入的测量误差

2.3.1误差成因分析

在目前的自动气象站中，雨量传感器仍沿用翻斗式传感器，翻斗中的机械构成部分会引入测量方法的误差。因此对翻斗雨量传感器的维护保养是使雨量准确性得以保证的基础。若不加以维护造成进出水管道堵塞，尤其节流管不畅通，或翻斗翻动不灵敏，均会造成测量误差。这种因素引入的测量误差，会使自动气象站的雨量测量值偏小于实际降水值。

2.3.2处理方法

解决这种误差的方法是台站人员应每个月至少一次清理过滤网上的尘沙、小虫等以防堵塞管道，特别要注意保持节流管畅通。无雨或少雨季节，可将承水器加盖，但注意在降水前及时打开。翻斗内壁禁止用手或其它物体抹试，以免沾上油污。当久旱后进入第一场大雨前，台站观测人员应进行雨量传感器的检查。 　　

具体做法：向雨量承水器注入一定量的水（一般为60~70mm），观测自动气象站雨量示值与实际注入水的值是否一致。若不一致，则应检查原因，排除故障，同时，及时调节基点定位螺丝。避免因维护不妥引入测量误差。

2.4人为原因造成的误差

2.4.1观测时间不同步

自动站采集器采集降水量为正点即00分，这个时间非常精确，而人工观测的降水量一般在50分左右，时间相差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，每次定时观测数值相差较大，但降水总量却差别不大，就是因为时间不同步造成的。

解决方法：人工观测降水量时，尽量靠近正点观测。

2.4.2人为的读数误差

自动站记录的降水量是一个连续的过程，没有人为的读数误差，而人工站由于发报需要，需多次量取，这样就容易出现误差，每次量取，还存在视线误差，若在量取时不细心，未把储水瓶的水倒干净，会有更大误差。

解决方法：观测液体降水时要换取储水瓶，将水倒入量杯，要倒净。将量杯保持垂直，使人的视线与水面齐平，以水凹面为准。这所有的观测都要求观测员在量取降水量过程中要细心操作，准确读数，尽量减小误差。

3结束语

在日常工作中，如何保证自动气象站各要素测量值的客观性、准确性，使自动气象站在气象观测业务中发挥应有的作用，保障自动气象站正常、准确的运行，这是每一位气象工作者的期望，也是每一位业务人员、技术人员应尽的职责，加强检查和维护是十分必要的，只要值班人员认真巡视仪器，按照要求维护仪器，及时发现问题，运行正确方法加以处理，就能最大限度的减小误差。

参考文献：

[1]冯振宇，张明思.自动站降水误差存在的原因和处理方法[J].黑龙江气象，2012（3）：31,33.

[2]蒋海明.自动站降水值误差的成因及处理方法[J].现代农业科技，2011（21）：47,50.

[3]柴德美，田静，魏明等.浅谈自动气象站降水误差原因分析及维护处理[J].科技与生活，2011（5）：173.

[4]吴采霞，蒲利荣，高晓燕等.自动气象站降水误差原因分析[J].安徽农学通报，2009,15（12）：193-194.

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