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雨量传感器是一种能连续测量雨量值及其强度变化的仪器,但是雨量传感器也是最不易维护的仪器,在日常的观测中很容易出现差错,影响记录的准确性。遇到异常问题时,处理问题的依据比较多,处理方法比较灵活[1]。为提高自动站的气象观测精度,观测人员除牢记观测规范要求和各种技术规定外,还应具备灵活处理不同情况的应变能力,以满足对观测记录“代表性、准确性、比较性”的要求,确保为气象服务和天气预报的制作提供准确的基础资料。
1自动站翻斗式雨量传感器的工作原理
自动气象站的翻斗式雨量传感器一般安装在室外,有多个组件构成,包括承水器(常用口径为20 cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等[2-4]。承水器收集的降水通过漏斗进入上翻斗,当集水量达到一定程度时,由于水本身的重力作用使上翻斗翻转,降水进入汇集漏斗。为减少由于降水强度不同造成的测量误差,从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗的过程中,不同强度自然降水被调节至比较均匀的降水强度。当计量翻斗承受的降水量为0.1 mm时,计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗,使计数翻斗翻转1次。计数翻斗中部装有一块小磁钢,磁钢上端有干簧管。计数翻斗翻转时,与其相关的磁钢对干簧管扫描1次,干簧管接点因磁化而瞬间闭合1次。降水量每次达到0.1 mm时,就送出一个开关信号,采集器就自动采集存储0.1 mm的降水量[5]。
2自动站雨量传感器的日常维护方法
做好雨量传感器的日常维护,能有效减少仪器故障,为月报表的编制减少不必要的数据处理,从而保证资料的连续性和完整性,也为气象服务提供更精确、详细的雨量记录[6]。
2.1对新仪器进行精度对比
使用新仪器时,包括冬季后第1次使用,或在使用1个月后的第1次大雨时段,应做精度对比。如发现差值超过±4%时,需对仪器进行检查,包括记录器是否正常工作、仪器的基点位置是否正确、干簧管有无漏发或多发信号现象等、计数与记录值是否相符等现象。为使测量误差在最大误差范围内,提高测量精度,做好精度对比极其重要。
2.2定期检查
坚持每天定时巡查,检查雨量传感器的各组件是否有沙尘、小虫和树叶等杂物。为保证流水通畅、计量准确,避免造成错误的降水量,应注意检查和清除漏斗及翻斗内积沉的泥沙[5]。每月定期检查翻斗是否紧靠干簧管一侧,确保雨量传感器器口不变形,器口面水平,器身稳固。
2.3测前准备
密切监视天气变化,尤其在夏季,在降水前应检查翻斗内是否有小虫、树叶等,确保雨量传感器的管道保持畅通,使计数翻斗正常翻转和排水。当出现翻斗翻转不灵时,可用清水冲洗轴承或更换轴承,切勿给轴承加油,以免轴承粘上灰尘[7-8]。无雨或少雨的季节,可将雨量筒加盖,但注意在降水前及时打开。
2.4其他维护事项
在大雾且无雨的情况下,可对雨量筒加盖,防止由于雾的影响造成雨量计数[9]。当雨量筒受灰尘污染时可用中性洗涤剂清洗雨量传感器漏斗和翻斗表面,清洗翻斗时用软毛刷轻轻刷其表面污垢,切勿用手指触摸漏斗和翻斗内壁,以防沾上油污而影响翻斗计量的准确性。注意清洗时不要随意拧动调节螺丝,清洗完毕按原样安装外筒,并调整其水平,紧固螺钉。对仪器进行清洗或维护时,应断开信号连接线。
3异常问题的处理方法
3.1无降水而有雨量记录
原因分析:①由于雾、露、小虫造成出现降水量记录;②因人工调试仪器造成;③因风吹造成;④因自动站故障造成。
处理方法:在无降水现象而出现雨量记录时,如果由上述原因造成,应删除该时段内的全部分钟和小时降水量,并在值班日记中备注说明。
3.2出现固态降水
观测员应密切监视天气变化,如出现固态降水随降随化时,雨量传感器可以正常使用,雨量值作为正式记录;如不随降随化时,应立即加盖,加盖期间的降水量按缺测处理,并在备注栏说明。出现漏斗堵塞或固态降水随降随化时,若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当,则按正常处理[10];若自动站记录的降水量明显偏小或滞后严重,则该时段的分钟和小时降水量按缺测处理,日总量也按缺测处理,并在备注栏说明。
3.3自动站和人工雨量筒的观测值进行对比
自动站的降水量应和人工雨量筒的观测值进行对比,若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当,则按正常处理;若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测的量存在明显偏差或滞后严重,应分析原因:①雨量传感器的滤网和翻斗是否被堵塞,导致雨水从旁边溢流,造成翻斗翻转次数较少;②计量翻斗的2个定位螺丝位置是否正确[11]。
处理方法:若二者对比值存在明显偏差,如有雨量记录,则该时段的小时降水量用雨量自己记录代替,分钟降水量作缺测处理;如没有雨量记录,则对应降水现象时段内的分钟和小时降水量均作缺测处理,并在备注栏中说明。
3.4降水停止后仍有降水记录
降水停止后,如仍有降水量记录,则判断为传感器翻斗滞后(其量一般为0.1、0.2、0.3 mm)。处理方法:①若2 h内自动站还显示有降水量,这个时段的降水量称为“滞后降水量”,该情况正常,可以作为正式记录,但需将滞后的降水量累加到降水停止的分钟时刻;②若2 h后自动站不再显示有降水量,则不作为正式记录,人工删除,并在备注栏中注明[5-6];③对于夜间不守班的站,夜间(20:00至次日8:00)混有滞后降水量时,因无法判断,按正常处理。
4参考文献
[1] 中国气象局.地面气象观测规范[S].北京:气象出版社,2003.
[2] 李黄.自动气象站实用手册[M].北京:气象出版社,2007.
[3] 王超球.自动气象站观测常见问题及解决方法[J].广西气象,2004,25(4):50-52.
[4] 马强,马祖胜.如何做好地面气象观测常规仪器的撤换[J].广东气象,2009,31(2):65-66.
[5] 廖铭超,唐卫环,韦继忠,等.自动气象站常见故障及数据维护技巧[J].气象研究与应用,2011,32(3):79-80.
[6] 杨秀勋,张邯.浅析自动站不正常记录的处理方法[J].贵州气象,2010,34(1):41-42.
[7] 李鹏飞,蔡涛,王国安,等.地面气象观测报表疑误记录的处理方法[J].气象与环境科学,2011,34(B9):182-185.
[8] 张国莉,尚晓立,赵苗稳.ZQZ-CⅡ型自动站雨量器故障的排除技巧和维护方法[J].硅谷,2010(14):176.
[9] 杨秀艳,宁刚,邵连杰.谈自动气象站报表预审及编制[J].吉林气象,2009(2):45-46.
[10] 李成伟.自动气象观测站数据采集器检测仪设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2010.
[11] 张家起,阿孜古力.对自动气象站日常维护工作的几点思考[J].沙漠与绿洲气象,2010,4(B8):76.
1自动站翻斗式雨量传感器的工作原理
自动气象站的翻斗式雨量传感器一般安装在室外,有多个组件构成,包括承水器(常用口径为20 cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等[2-4]。承水器收集的降水通过漏斗进入上翻斗,当集水量达到一定程度时,由于水本身的重力作用使上翻斗翻转,降水进入汇集漏斗。为减少由于降水强度不同造成的测量误差,从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗的过程中,不同强度自然降水被调节至比较均匀的降水强度。当计量翻斗承受的降水量为0.1 mm时,计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗,使计数翻斗翻转1次。计数翻斗中部装有一块小磁钢,磁钢上端有干簧管。计数翻斗翻转时,与其相关的磁钢对干簧管扫描1次,干簧管接点因磁化而瞬间闭合1次。降水量每次达到0.1 mm时,就送出一个开关信号,采集器就自动采集存储0.1 mm的降水量[5]。
2自动站雨量传感器的日常维护方法
做好雨量传感器的日常维护,能有效减少仪器故障,为月报表的编制减少不必要的数据处理,从而保证资料的连续性和完整性,也为气象服务提供更精确、详细的雨量记录[6]。
2.1对新仪器进行精度对比
使用新仪器时,包括冬季后第1次使用,或在使用1个月后的第1次大雨时段,应做精度对比。如发现差值超过±4%时,需对仪器进行检查,包括记录器是否正常工作、仪器的基点位置是否正确、干簧管有无漏发或多发信号现象等、计数与记录值是否相符等现象。为使测量误差在最大误差范围内,提高测量精度,做好精度对比极其重要。
2.2定期检查
坚持每天定时巡查,检查雨量传感器的各组件是否有沙尘、小虫和树叶等杂物。为保证流水通畅、计量准确,避免造成错误的降水量,应注意检查和清除漏斗及翻斗内积沉的泥沙[5]。每月定期检查翻斗是否紧靠干簧管一侧,确保雨量传感器器口不变形,器口面水平,器身稳固。
2.3测前准备
密切监视天气变化,尤其在夏季,在降水前应检查翻斗内是否有小虫、树叶等,确保雨量传感器的管道保持畅通,使计数翻斗正常翻转和排水。当出现翻斗翻转不灵时,可用清水冲洗轴承或更换轴承,切勿给轴承加油,以免轴承粘上灰尘[7-8]。无雨或少雨的季节,可将雨量筒加盖,但注意在降水前及时打开。
2.4其他维护事项
在大雾且无雨的情况下,可对雨量筒加盖,防止由于雾的影响造成雨量计数[9]。当雨量筒受灰尘污染时可用中性洗涤剂清洗雨量传感器漏斗和翻斗表面,清洗翻斗时用软毛刷轻轻刷其表面污垢,切勿用手指触摸漏斗和翻斗内壁,以防沾上油污而影响翻斗计量的准确性。注意清洗时不要随意拧动调节螺丝,清洗完毕按原样安装外筒,并调整其水平,紧固螺钉。对仪器进行清洗或维护时,应断开信号连接线。
3异常问题的处理方法
3.1无降水而有雨量记录
原因分析:①由于雾、露、小虫造成出现降水量记录;②因人工调试仪器造成;③因风吹造成;④因自动站故障造成。
处理方法:在无降水现象而出现雨量记录时,如果由上述原因造成,应删除该时段内的全部分钟和小时降水量,并在值班日记中备注说明。
3.2出现固态降水
观测员应密切监视天气变化,如出现固态降水随降随化时,雨量传感器可以正常使用,雨量值作为正式记录;如不随降随化时,应立即加盖,加盖期间的降水量按缺测处理,并在备注栏说明。出现漏斗堵塞或固态降水随降随化时,若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当,则按正常处理[10];若自动站记录的降水量明显偏小或滞后严重,则该时段的分钟和小时降水量按缺测处理,日总量也按缺测处理,并在备注栏说明。
3.3自动站和人工雨量筒的观测值进行对比
自动站的降水量应和人工雨量筒的观测值进行对比,若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当,则按正常处理;若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测的量存在明显偏差或滞后严重,应分析原因:①雨量传感器的滤网和翻斗是否被堵塞,导致雨水从旁边溢流,造成翻斗翻转次数较少;②计量翻斗的2个定位螺丝位置是否正确[11]。
处理方法:若二者对比值存在明显偏差,如有雨量记录,则该时段的小时降水量用雨量自己记录代替,分钟降水量作缺测处理;如没有雨量记录,则对应降水现象时段内的分钟和小时降水量均作缺测处理,并在备注栏中说明。
3.4降水停止后仍有降水记录
降水停止后,如仍有降水量记录,则判断为传感器翻斗滞后(其量一般为0.1、0.2、0.3 mm)。处理方法:①若2 h内自动站还显示有降水量,这个时段的降水量称为“滞后降水量”,该情况正常,可以作为正式记录,但需将滞后的降水量累加到降水停止的分钟时刻;②若2 h后自动站不再显示有降水量,则不作为正式记录,人工删除,并在备注栏中注明[5-6];③对于夜间不守班的站,夜间(20:00至次日8:00)混有滞后降水量时,因无法判断,按正常处理。
4参考文献
[1] 中国气象局.地面气象观测规范[S].北京:气象出版社,2003.
[2] 李黄.自动气象站实用手册[M].北京:气象出版社,2007.
[3] 王超球.自动气象站观测常见问题及解决方法[J].广西气象,2004,25(4):50-52.
[4] 马强,马祖胜.如何做好地面气象观测常规仪器的撤换[J].广东气象,2009,31(2):65-66.
[5] 廖铭超,唐卫环,韦继忠,等.自动气象站常见故障及数据维护技巧[J].气象研究与应用,2011,32(3):79-80.
[6] 杨秀勋,张邯.浅析自动站不正常记录的处理方法[J].贵州气象,2010,34(1):41-42.
[7] 李鹏飞,蔡涛,王国安,等.地面气象观测报表疑误记录的处理方法[J].气象与环境科学,2011,34(B9):182-185.
[8] 张国莉,尚晓立,赵苗稳.ZQZ-CⅡ型自动站雨量器故障的排除技巧和维护方法[J].硅谷,2010(14):176.
[9] 杨秀艳,宁刚,邵连杰.谈自动气象站报表预审及编制[J].吉林气象,2009(2):45-46.
[10] 李成伟.自动气象观测站数据采集器检测仪设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2010.
[11] 张家起,阿孜古力.对自动气象站日常维护工作的几点思考[J].沙漠与绿洲气象,2010,4(B8):76.