人工雪深和自動雪深觀測數(shù)據(jù)差異的原因分析

姚 君，馬 超

(寶清縣氣象局，黑龍江 寶清155600)

1 引言

根據(jù)中國氣象局 《綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（2010-2015）》， 實現(xiàn)各種氣象要素的自動化觀測已是我國氣象部門近階段觀測自動化發(fā)展的主要方向。 雪深自動觀測設(shè)備通過了中國氣象局的考核，現(xiàn)已定型，黑龍江省有5 個臺站試點運行，采用人工觀測雪深和自動雪深探測儀觀測雪深對比觀測。 本文根據(jù)觀測地段、測量工具和觀測方法的不同，就兩種觀測方式取得的觀測數(shù)據(jù)存在的差異原因進(jìn)行了分析。

2 觀測地段

雪深的觀測地段，應(yīng)選擇在觀測場附近平坦、開闊的地方。 入冬前，應(yīng)將選定的地段平整好，清除雜草，并作上標(biāo)志。

自動雪深的觀測基準(zhǔn)面， 盡量選擇在觀測場內(nèi)西北面， 距離人工觀測雪深地段小于10 m 的平坦、開闊的地方，面積1.5 m×1.5 m，基準(zhǔn)面區(qū)域內(nèi)的地面應(yīng)為處理平整的裸地，且與觀測場基點齊平。 入冬前應(yīng)清理基準(zhǔn)面上雜草，平整基準(zhǔn)面。

3 測量工具

人工測量雪深一般用木制量雪尺或普通米尺。自動測量雪深采用DSS1 型雪深觀測儀。

4 觀測方法

人工雪深觀測方法是用量雪尺或有同樣刻度的測量桿插入雪中至地表面， 通過讀取相應(yīng)的刻度來進(jìn)行測量，每次觀測須作三次測量，并求其平均值。三次測量的地點，彼此相距應(yīng)在10 m 以上(丘陵、山地氣象站因地形所限， 距離可適當(dāng)縮短)， 并作出標(biāo)記，以免下次在原地重復(fù)測量。

激光雪深傳感器的激光測距探頭是利用發(fā)射的波束（光波）遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行距離差測量。

5 觀測數(shù)據(jù)差異原因分析

（1）人工雪深觀測場地域比較寬廣，觀測點選取范圍大， 重復(fù)的進(jìn)出觀測場地以及雪深的測定所造成的場地破壞，都會造成一定的觀測數(shù)據(jù)的差異。

自動雪深觀測場地小，面積1.5 m×1.5 m 地域更有它的局限性，代表性較差，會造成一定的觀測數(shù)據(jù)的差異。

（2）目前雪深人工觀測已經(jīng)要求測量精確到0.1 cm，而現(xiàn)有的測量工具無法滿足測量精度，會造成較大誤差。 自動雪深觀測采集的數(shù)據(jù)目前是取整數(shù)，小數(shù)部分是四舍五入的，誤差較大，建議自動雪深探測儀采集數(shù)據(jù)應(yīng)提高測量精度。

（3）由于人工測量雪深觀測點選取隨意性較大，春季冰雪融化后又凍結(jié)使冰面和雪面分層， 測量數(shù)據(jù)可能不是雪面到地面的測距而是雪面到冰面的測距,使測距減小，加之觀測員選取觀測點的習(xí)慣不同，都會造成數(shù)據(jù)差異， 可見人工測量雪深存在著測量費時、費力、誤差大、時效低、實時性差等缺點，同時觀測資料時空密度差，不能全面、連續(xù)反映積雪的變化過程。

自動雪深探測儀通過對比觀測實踐，測距準(zhǔn)確，可以使觀測結(jié)果客觀化、觀測資料連續(xù)化，減少臺站觀測人員的工作量， 進(jìn)一步提高觀測質(zhì)量和觀測效率，但是測點單一，根據(jù)設(shè)備原理只探測一個點，單顆雪粒、塵粒覆蓋都會造成數(shù)據(jù)差異。 高寒常年積雪地區(qū)，冬季積雪較大時，常出現(xiàn)吹雪、雪暴等現(xiàn)象，造成“雪堎”，雪深高低不均，差異較大。 還有春季風(fēng)大，積雪在融化時形成積雪的不完整的波紋狀、點片狀、空洞狀， 都會造成測距偏差， 以及當(dāng)雪面融化成冰面，反射回波弱會造成觀測數(shù)據(jù)缺測的現(xiàn)象。 建議，自動雪深探測儀增加兩個角度的探測點或在立柱探頭增加旋轉(zhuǎn)功能來增加探測點， 只有三個或以上探測點的平均值才能基本代表當(dāng)?shù)氐膶嶋H雪深狀況，也符合《地面氣象觀測規(guī)范》的規(guī)定要求。