稱重式降水傳感器與雨量器實測降水量對比分析

張俊茹+蘭飛飛

摘要：本文利用長春國家基準氣候站2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11個月的固態降水資料，從數據的完整性、可靠性、準確性三個方面對DSH1型稱重式降水傳感器實時監測的降水量與口徑20厘米的雨量器人工測量的降水量進行對比分析。得出結論：由于測量原理與方法不同，兩者數據存在一定的差異。當過程降水量≥5.0毫米，稱重式降水傳感器降水量較口徑20厘米的雨量器測得的降水量偏多5%～12%左右，從而更接近真實值；稱重式降水傳感器對降水開始有量時存在著嚴重的滯后性，待改進。

關鍵詞：DSH1型稱重式降水傳感器；固態降水；對比分析

中圖分類號：P412.13文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-24-1

隨著社會的發展和生活水平的提高，人們對天氣預報和災害性天氣的預警能力的需求也日益增強。北方冬季降雪頻繁，出現災害性暴雪天氣次數增多。實時監測雪情，為做好氣象防災、減災提供有利依據已成為觀測臺站的一項重要任務。DSH1型稱重式降水傳感器增強了對固態降水自動連續觀測能力，提高了觀測資料密度和時效性，可為全社會應對重大冰雪災害的應急保障能力提供快速、準確、動態的實時監測信息。

1所用實測降水數據及對比分析

1.1所用實測降水數據

2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11個月的稱重式降水傳感器實時監測與口徑為20厘米雨量器人工定時實測的固態降水（固態和混合降水）資料。

1.2從數據的完整性、可靠性、準確性三方面進行對比分析

數據的完整性。從實測記錄看，無由于客觀（如長時間停電或儀器故障）或人為原因造成的記錄丟失或缺測；數據的可靠性。通過統計每月有無降水一致率來分析數據的可靠性。

（1）有無降水的一致率：以自動氣象站采集數據Z文件中的過程降水量（降水間歇時間不超過2小時）為依據，過程降水量≥0.1毫米即為有降水，否則視為無降水。當自動站過程降水量為0，而人工觀測降水量≥0.1毫米；或自動站過程降水量≥0.1，而人工觀測降水量為0，均作為一次不一致統計，否則為一致。從實測數據看：在實有56次降水過程中，只有一次人工觀測降水量為0.1毫米，DSH1型稱重降水傳感器沒有顯示降水量（記為0.0毫米），即有降水一致率為98.2%。（2）自動站觀測降水量只與人工定時降水量比較，當人工定時降水量≤10.0毫米時兩者差值≤0.4毫米，定時人工降水量>10.0毫米時兩者差值百分率≤4%，則為一致。月一致率（%）=對比差值小于一致率范圍的次數/有效總次數×100%，從實測數據統計出各月的一致率為：

從上表可看出有7個月一致率達100%，說明人工20厘米口徑雨量器觀測降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著，同步性較好。但仍有4個月一致率未達100%，造成不一致的主要原因是當降水量≥2.0毫米時，稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒測量的降水量偏多2.5%～20.0%左右。產生此種偏差的主要原因是稱重式降水傳感器承水口頂部外圍有防風圈（人工雨量筒無防風圈），減少了風對降水的影響。另一原因是兩種儀器承水口距地高度不同，雨量筒承水口距地面只有70厘米，而稱重式傳感器承水口距地面120厘米。

數據的準確性：準確度的評估僅采用有降水時間段的資料（過程降水量≥0.1毫米），設X為參考標準降水量（人工雨量筒測量降水量），Xi為稱重式傳感器采集的累計量。

由圖1可看出，共有45次過程降水量≤5.0毫米，有7次過程兩者差值超過0.2毫米，占總次數的15.5%。差值小于0.2毫米占總次數84.5%，準確度較高。

由圖2可看出，有11次過程降水量>5.0毫米，但只有一次兩者降水量對比差值≤4%，其他兩者降水量對比差值均超出了規定范圍，稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒觀測降水量偏多5%～12%，只有一次為偏少16%（稱重式降水傳感器滯后，前期降水量未記錄上）。分析原因：（1）因風場變形或其他因素導致20厘米口徑的雨量器測得的降水量較實際降水量偏少10%～50%。稱重式傳感器相對于20厘米口徑的雨量器測得的降水量更接近真實值。（2）分析稱重式固態降水傳感器測量數據偏少原因，可能為測量原理導致降水數據漏采樣，數據采集上傳時間滯后。

3結論

（1）固態降水使用20厘米口徑的雨量器人工觀測，存在時效性差、誤差大等問題，難以適應氣象預警服務的需求，稱重式固態降水傳感器具有測量準確、穩定性高、數據實時性強，可有效提高冬季降雪防災減災能力。（2）過程降水量≤5.0毫米時，20厘米口徑雨量器測得的降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著，同步性較好。（3）由于觀測方法與測量原理不同，兩者存在著一定的差異，從數據分析看，稱重式固態降水傳感器采集的降水量較20厘米口徑的雨量器測得的降水量偏多（過程降水量>5.0毫米，偏多5%～12%），更接近真實值。（4）在實際工作中，尤其在降雪前期，稱重式降水傳感器誤差較大，對降雪有量時反應滯后，可能為漏采樣或數據采集上傳滯后。

作者簡介：張俊茹，長春市氣象探測中心。

摘要：本文利用長春國家基準氣候站2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11個月的固態降水資料，從數據的完整性、可靠性、準確性三個方面對DSH1型稱重式降水傳感器實時監測的降水量與口徑20厘米的雨量器人工測量的降水量進行對比分析。得出結論：由于測量原理與方法不同，兩者數據存在一定的差異。當過程降水量≥5.0毫米，稱重式降水傳感器降水量較口徑20厘米的雨量器測得的降水量偏多5%～12%左右，從而更接近真實值；稱重式降水傳感器對降水開始有量時存在著嚴重的滯后性，待改進。

關鍵詞：DSH1型稱重式降水傳感器；固態降水；對比分析

中圖分類號：P412.13文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-24-1

隨著社會的發展和生活水平的提高，人們對天氣預報和災害性天氣的預警能力的需求也日益增強。北方冬季降雪頻繁，出現災害性暴雪天氣次數增多。實時監測雪情，為做好氣象防災、減災提供有利依據已成為觀測臺站的一項重要任務。DSH1型稱重式降水傳感器增強了對固態降水自動連續觀測能力，提高了觀測資料密度和時效性，可為全社會應對重大冰雪災害的應急保障能力提供快速、準確、動態的實時監測信息。

1所用實測降水數據及對比分析

1.1所用實測降水數據

2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11個月的稱重式降水傳感器實時監測與口徑為20厘米雨量器人工定時實測的固態降水（固態和混合降水）資料。

1.2從數據的完整性、可靠性、準確性三方面進行對比分析

數據的完整性。從實測記錄看，無由于客觀（如長時間停電或儀器故障）或人為原因造成的記錄丟失或缺測；數據的可靠性。通過統計每月有無降水一致率來分析數據的可靠性。

（1）有無降水的一致率：以自動氣象站采集數據Z文件中的過程降水量（降水間歇時間不超過2小時）為依據，過程降水量≥0.1毫米即為有降水，否則視為無降水。當自動站過程降水量為0，而人工觀測降水量≥0.1毫米；或自動站過程降水量≥0.1，而人工觀測降水量為0，均作為一次不一致統計，否則為一致。從實測數據看：在實有56次降水過程中，只有一次人工觀測降水量為0.1毫米，DSH1型稱重降水傳感器沒有顯示降水量（記為0.0毫米），即有降水一致率為98.2%。（2）自動站觀測降水量只與人工定時降水量比較，當人工定時降水量≤10.0毫米時兩者差值≤0.4毫米，定時人工降水量>10.0毫米時兩者差值百分率≤4%，則為一致。月一致率（%）=對比差值小于一致率范圍的次數/有效總次數×100%，從實測數據統計出各月的一致率為：

從上表可看出有7個月一致率達100%，說明人工20厘米口徑雨量器觀測降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著，同步性較好。但仍有4個月一致率未達100%，造成不一致的主要原因是當降水量≥2.0毫米時，稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒測量的降水量偏多2.5%～20.0%左右。產生此種偏差的主要原因是稱重式降水傳感器承水口頂部外圍有防風圈（人工雨量筒無防風圈），減少了風對降水的影響。另一原因是兩種儀器承水口距地高度不同，雨量筒承水口距地面只有70厘米，而稱重式傳感器承水口距地面120厘米。

數據的準確性：準確度的評估僅采用有降水時間段的資料（過程降水量≥0.1毫米），設X為參考標準降水量（人工雨量筒測量降水量），Xi為稱重式傳感器采集的累計量。

由圖1可看出，共有45次過程降水量≤5.0毫米，有7次過程兩者差值超過0.2毫米，占總次數的15.5%。差值小于0.2毫米占總次數84.5%，準確度較高。

由圖2可看出，有11次過程降水量>5.0毫米，但只有一次兩者降水量對比差值≤4%，其他兩者降水量對比差值均超出了規定范圍，稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒觀測降水量偏多5%～12%，只有一次為偏少16%（稱重式降水傳感器滯后，前期降水量未記錄上）。分析原因：（1）因風場變形或其他因素導致20厘米口徑的雨量器測得的降水量較實際降水量偏少10%～50%。稱重式傳感器相對于20厘米口徑的雨量器測得的降水量更接近真實值。（2）分析稱重式固態降水傳感器測量數據偏少原因，可能為測量原理導致降水數據漏采樣，數據采集上傳時間滯后。

3結論

（1）固態降水使用20厘米口徑的雨量器人工觀測，存在時效性差、誤差大等問題，難以適應氣象預警服務的需求，稱重式固態降水傳感器具有測量準確、穩定性高、數據實時性強，可有效提高冬季降雪防災減災能力。（2）過程降水量≤5.0毫米時，20厘米口徑雨量器測得的降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著，同步性較好。（3）由于觀測方法與測量原理不同，兩者存在著一定的差異，從數據分析看，稱重式固態降水傳感器采集的降水量較20厘米口徑的雨量器測得的降水量偏多（過程降水量>5.0毫米，偏多5%～12%），更接近真實值。（4）在實際工作中，尤其在降雪前期，稱重式降水傳感器誤差較大，對降雪有量時反應滯后，可能為漏采樣或數據采集上傳滯后。

作者簡介：張俊茹，長春市氣象探測中心。

摘要：本文利用長春國家基準氣候站2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11個月的固態降水資料，從數據的完整性、可靠性、準確性三個方面對DSH1型稱重式降水傳感器實時監測的降水量與口徑20厘米的雨量器人工測量的降水量進行對比分析。得出結論：由于測量原理與方法不同，兩者數據存在一定的差異。當過程降水量≥5.0毫米，稱重式降水傳感器降水量較口徑20厘米的雨量器測得的降水量偏多5%～12%左右，從而更接近真實值；稱重式降水傳感器對降水開始有量時存在著嚴重的滯后性，待改進。

關鍵詞：DSH1型稱重式降水傳感器；固態降水；對比分析

中圖分類號：P412.13文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-24-1

隨著社會的發展和生活水平的提高，人們對天氣預報和災害性天氣的預警能力的需求也日益增強。北方冬季降雪頻繁，出現災害性暴雪天氣次數增多。實時監測雪情，為做好氣象防災、減災提供有利依據已成為觀測臺站的一項重要任務。DSH1型稱重式降水傳感器增強了對固態降水自動連續觀測能力，提高了觀測資料密度和時效性，可為全社會應對重大冰雪災害的應急保障能力提供快速、準確、動態的實時監測信息。

1所用實測降水數據及對比分析

1.1所用實測降水數據

2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11個月的稱重式降水傳感器實時監測與口徑為20厘米雨量器人工定時實測的固態降水（固態和混合降水）資料。

1.2從數據的完整性、可靠性、準確性三方面進行對比分析

數據的完整性。從實測記錄看，無由于客觀（如長時間停電或儀器故障）或人為原因造成的記錄丟失或缺測；數據的可靠性。通過統計每月有無降水一致率來分析數據的可靠性。

（1）有無降水的一致率：以自動氣象站采集數據Z文件中的過程降水量（降水間歇時間不超過2小時）為依據，過程降水量≥0.1毫米即為有降水，否則視為無降水。當自動站過程降水量為0，而人工觀測降水量≥0.1毫米；或自動站過程降水量≥0.1，而人工觀測降水量為0，均作為一次不一致統計，否則為一致。從實測數據看：在實有56次降水過程中，只有一次人工觀測降水量為0.1毫米，DSH1型稱重降水傳感器沒有顯示降水量（記為0.0毫米），即有降水一致率為98.2%。（2）自動站觀測降水量只與人工定時降水量比較，當人工定時降水量≤10.0毫米時兩者差值≤0.4毫米，定時人工降水量>10.0毫米時兩者差值百分率≤4%，則為一致。月一致率（%）=對比差值小于一致率范圍的次數/有效總次數×100%，從實測數據統計出各月的一致率為：

從上表可看出有7個月一致率達100%，說明人工20厘米口徑雨量器觀測降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著，同步性較好。但仍有4個月一致率未達100%，造成不一致的主要原因是當降水量≥2.0毫米時，稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒測量的降水量偏多2.5%～20.0%左右。產生此種偏差的主要原因是稱重式降水傳感器承水口頂部外圍有防風圈（人工雨量筒無防風圈），減少了風對降水的影響。另一原因是兩種儀器承水口距地高度不同，雨量筒承水口距地面只有70厘米，而稱重式傳感器承水口距地面120厘米。

數據的準確性：準確度的評估僅采用有降水時間段的資料（過程降水量≥0.1毫米），設X為參考標準降水量（人工雨量筒測量降水量），Xi為稱重式傳感器采集的累計量。

由圖1可看出，共有45次過程降水量≤5.0毫米，有7次過程兩者差值超過0.2毫米，占總次數的15.5%。差值小于0.2毫米占總次數84.5%，準確度較高。

由圖2可看出，有11次過程降水量>5.0毫米，但只有一次兩者降水量對比差值≤4%，其他兩者降水量對比差值均超出了規定范圍，稱重式降水傳感器采集的降水量較人工雨量筒觀測降水量偏多5%～12%，只有一次為偏少16%（稱重式降水傳感器滯后，前期降水量未記錄上）。分析原因：（1）因風場變形或其他因素導致20厘米口徑的雨量器測得的降水量較實際降水量偏少10%～50%。稱重式傳感器相對于20厘米口徑的雨量器測得的降水量更接近真實值。（2）分析稱重式固態降水傳感器測量數據偏少原因，可能為測量原理導致降水數據漏采樣，數據采集上傳時間滯后。

3結論

（1）固態降水使用20厘米口徑的雨量器人工觀測，存在時效性差、誤差大等問題，難以適應氣象預警服務的需求，稱重式固態降水傳感器具有測量準確、穩定性高、數據實時性強，可有效提高冬季降雪防災減災能力。（2）過程降水量≤5.0毫米時，20厘米口徑雨量器測得的降水量與DSH1型稱重式降水傳感器采集的降水量兩者相關關系顯著，同步性較好。（3）由于觀測方法與測量原理不同，兩者存在著一定的差異，從數據分析看，稱重式固態降水傳感器采集的降水量較20厘米口徑的雨量器測得的降水量偏多（過程降水量>5.0毫米，偏多5%～12%），更接近真實值。（4）在實際工作中，尤其在降雪前期，稱重式降水傳感器誤差較大，對降雪有量時反應滯后，可能為漏采樣或數據采集上傳滯后。

作者簡介：張俊茹，長春市氣象探測中心。