自動氣象站降水?dāng)?shù)據(jù)誤差較大原因分析及處理

摘 要：自動氣象站的使用提高了氣象工作的效率，但自動站也經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差的問題，影響氣象數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。為了提高自動站的工作質(zhì)量，本文對自動站降水?dāng)?shù)據(jù)誤差問題原因進行了分析研究，并提供了相應(yīng)的解決措施，以提高氣象數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，做好氣象基礎(chǔ)工作。

關(guān)鍵詞：自動氣象站；降水?dāng)?shù)據(jù)誤差；原因分析；應(yīng)對處理

本文根據(jù)我站地面氣象觀測實際情況，總結(jié)并分析了近幾年自動站常見故障對降水觀測數(shù)據(jù)誤差的影響，提出相對應(yīng)的解決措施。在每一個觀測的時次，如果不能夠有效地處理自動站數(shù)據(jù)誤差的問題，那么會直接造成自動站地面觀測數(shù)據(jù)的失真，影響嚴重。所以正確地處理缺測的數(shù)據(jù)，對提高氣象工作質(zhì)量有著重要意義。

1自動氣象站降水?dāng)?shù)據(jù)誤差原因及處理

1.1 雨量傳感器元部件損壞

自動氣象站雨量傳感器主要由承水器、上翻斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗、匯集翻斗和干簧管構(gòu)成，承水器收集到降水后經(jīng)漏斗進入上翻斗，累積一定量后在水重力作用下上翻斗翻轉(zhuǎn)降水注入?yún)R集漏斗內(nèi)，然后經(jīng)節(jié)流管進入計量翻斗，計量翻斗內(nèi)的降水量達到0.1mm時就會傾倒，降水進入計數(shù)翻斗并翻轉(zhuǎn)，其中計數(shù)翻斗頂端安有一塊小磁鋼，位于磁鋼上端的干簧管兩端各自又引出一個接線柱，由電纜線與采集器連接。計數(shù)翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，磁鋼就會掃描一次干簧管，干簧管節(jié)點受磁化作用瞬間產(chǎn)生閉合，產(chǎn)生一個等同于0.1mm降水的電路導(dǎo)通脈沖，這樣一來，降水量每達到0.1mm時，整個過程運行一次，采集器就會自動采集到一個0.1mm降水量數(shù)據(jù)并保存。當(dāng)干簧管元件損壞，可能會連續(xù)發(fā)送信號，也可能會漏計，采集器獲取的雨量數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)異常偏大或偏小現(xiàn)象。遇此情況，運用萬用表連接雨量傳感器輸出端，向傳感器注入一定量的水，然后觀察計數(shù)翻斗和萬用表的變化，如果萬用表出現(xiàn)多個信號或無任何信號，就可判斷干簧管被損壞，需要更換新的干簧管即可恢復(fù)正常。

1.2 雨量傳感器基點定位調(diào)節(jié)不準

由上述分析可知，采集器是通過雨量傳感器的計量翻斗翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生信號記錄降水量數(shù)據(jù)的，當(dāng)觀測到降水量數(shù)據(jù)為3mm時，正常情況下計量翻斗需要翻動30次，如果計量翻斗翻動次數(shù)大于或小于30次，那么獲取的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)誤差?？梢娪嬃糠贩瓌拥拇螖?shù)正確與否直接影響雨量數(shù)據(jù)的準確性，造成計量翻斗轉(zhuǎn)動異?？赡苁窃摲坊c定位螺釘之間的距離出現(xiàn)了問題，當(dāng)距離越大，翻斗一次翻轉(zhuǎn)所用的時間就會較長，翻轉(zhuǎn)的次數(shù)相對較少，距離較小時，翻斗翻轉(zhuǎn)一次用時較短，翻轉(zhuǎn)的次數(shù)就多，因此獲得的降水量觀測數(shù)據(jù)就偏多，這種基點定位異常造成的誤差通常屬于自動氣象站自身系統(tǒng)誤差。遇此故障現(xiàn)象，一般采用旋轉(zhuǎn)計量翻斗上的定位螺釘，一個定位螺釘旋轉(zhuǎn)一圈差值約改變3%，旋轉(zhuǎn)兩個定位螺釘后差值可改變6%。當(dāng)差值為-2%時，與實際降水量數(shù)據(jù)相比，雨量觀測數(shù)據(jù)偏大，表明基點定位螺釘之間的距離偏小，計量翻斗轉(zhuǎn)動次數(shù)多，這時往外旋轉(zhuǎn)其中一個定位螺釘約三分之二圈，使兩個基點定位螺釘之間的距離變大，這樣就減少了翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)；當(dāng)差值在+6%時，同時向里旋轉(zhuǎn)兩個定位螺釘約一圈，縮短兩螺釘間距，增大翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)。每次調(diào)整螺釘間距后都要松開螺帽，確定該適宜位置并作標記，最后將螺帽擰緊。

1.3 自動氣象站雨量傳感器機械原因

雨量傳感器上、下翻斗轉(zhuǎn)動不暢會導(dǎo)致翻動速度較慢，這樣一來以單位時間內(nèi)計數(shù)翻斗翻動次數(shù)為雨量測量數(shù)據(jù)累計值就會出現(xiàn)誤差，這也是降水量觀測數(shù)據(jù)日常偏大的原因之一，屬于自動氣象站觀測儀器機械性測量誤差。在日常工作中，觀測人員要注意做好雨量傳感器清潔維護，定期清水清洗翻斗軸頸及寶石軸承孔處，更換損壞的翻斗軸或?qū)毷S承零部件。

2 雨量傳感器設(shè)備保養(yǎng)不當(dāng)誤差及日常維護管理

自動氣象站雨量傳感器元器件對外界因素影響反應(yīng)敏感，一旦受到干擾或破壞就會影響觀測數(shù)據(jù)的正常收集、實時傳輸?shù)龋虼藝栏癜凑赵O(shè)備工作原理及構(gòu)造進行操作維護至關(guān)重要。雨量傳感器維護保養(yǎng)重點是翻斗機械構(gòu)成部件，每月定期清理進出水管，清除過濾網(wǎng)上滯存的泥沙、小蟲、棉絮等雜物，確保節(jié)流管暢通，翻斗靈活轉(zhuǎn)動。冬季少雨季節(jié)，可在承水器上面加蓋，但雨天到來前要及時去除。除外，還要定期檢查和維護自動站供電通訊設(shè)備，檢查電纜和傳感器及采集器之間連接有無松動，檢查電纜有沒有出現(xiàn)老化、破損等。在季節(jié)轉(zhuǎn)換時期，或者是其他的一些關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期，工作人員要依照相關(guān)技術(shù)要求檢查傳感器、電線等各種設(shè)備，保證設(shè)備安裝及參數(shù)設(shè)置正常無誤。

3 人為操作不當(dāng)造成降水?dāng)?shù)據(jù)誤差

隨著新型自動氣象站在氣象臺站的建成并投入使用，地面氣象觀測基本實現(xiàn)了自動化，降低了傳統(tǒng)人工觀測勞動量，但精密儀器及先進觀測技術(shù)的應(yīng)用同時也對觀測業(yè)務(wù)人員工作能力提出了更高的要求，觀測人員必須熟練掌握觀測儀器工作原理及操作規(guī)范，嚴格遵守地面觀測工作制度，否則極易因為操作不當(dāng)造成觀測數(shù)據(jù)異常。日常值班期間，做好自動氣象站巡視工作，加強觀測儀器設(shè)備運行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，確保儀器設(shè)備正常運行，提高觀測數(shù)據(jù)準確性、完整性。

4 結(jié)語

廣東省珠海市斗門區(qū)氣象觀測站自建設(shè)并投入新型自動氣象站以來，地面氣象觀測質(zhì)量得到了很大的提高，為天氣預(yù)報及其他氣象服務(wù)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。斗門區(qū)氣候溫暖濕潤，降水較多，夏季多暴雨、強對流天氣，因此做好降水觀測及預(yù)報對當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)服務(wù)有重要現(xiàn)實意義。在實際地面氣象觀測業(yè)務(wù)中，要加強降水誤差原因總結(jié)，不斷學(xué)習(xí)觀測相關(guān)知識，掌握業(yè)務(wù)技能，做好日常觀測儀器設(shè)備維護管理，盡可能的避免和降低觀測數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象，確保數(shù)據(jù)準確、完整及實用，做好地方氣象基礎(chǔ)工作，更好、更全面服務(wù)到人民大眾。

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作者簡介

梁穎（1972-），女，漢族，廣東省湛江市人，本科學(xué)歷，助理工程師，從事綜合氣象觀測工作。