南槽東自動站能見度傳感器故障的診斷

李子木，李建成

（1.呼中區氣象局，黑龍江大興安嶺165036；2.閔行區氣象局，上海201100）

南槽東自動站能見度傳感器故障的診斷

李子木1，李建成2

（1.呼中區氣象局，黑龍江大興安嶺165036；2.閔行區氣象局，上海201100）

1　引言

南槽東海上自動氣象站是上海中心氣象臺在上海市沿海海面上建立的第一個自動站，站點位于30° 59′50″N，122°06′02″E，距市中心東南偏東約75 km。這是一套從芬蘭VAISALA公司引進的Milos301型7要素自動氣象站。該站的建成取代了引水船上持續了四十多年十分艱苦的人工氣象觀測，擔當了上海市防汛防臺最前沿氣象觀測哨的重任。

南槽東自動氣象站2004年3月10日建成后，工作狀態良好，除偶爾因通信問題收不到記錄外，僅在建成后的初期出現過2次能見度傳感器的故障。一次是在自動站工作了僅僅17 d后，另一次是在排除故障后不到2個月，每次都是在出現大風后。在隨后的檢修中發現，能見度傳感器有一個鏡面被泥漿水嚴重污濁，造成了能見度記錄缺失。根據故障現象，初步判斷是受飛沫的影響，本文從“飛沫”和大風風向頻率2方面進行分析，找到了解決問題的方法，對今后海上自動站的建設有一定的借鑒意義。

2　海上“飛沫”對傳感器的影響

海上“飛沫”是海洋氣象觀測中比較常見的一種特有現象，當海面上的風力＞6級時，風把破碎的浪花刮離海面，在近海面的空氣中形成如同毛毛雨般的水滴。飛沫的強度和能夠達到的高度同風力的大小相關，也同海上有無障礙物有關，觀測經驗表明，當船頂著大風航行時，激起的飛沫達到十幾米的高度南槽東自動氣象站是建在海上一個水文觀測站的建筑上。這是一座直徑約4 m，距海面高11 m的圓柱型建筑。頂柱的平臺上還有一個高約5 m的鋼結構天線塔。站點四周目力所及無障礙物，此處海的深度僅4-5 m，海水呈泥漿狀。在這種地理環境下，當出現≥8級大風時，飛沫的高度能超越建筑物的頂部。由于能見度傳感器的2個鏡面上都有楔狀防雨罩，雨水不可能淋到鏡面，因此形成鏡面泥漿狀污濁的最可能的原因是海水飛沫。

3　大風風向頻率與能見度傳感器安裝方向的關系

在海上由于氣流受到的摩擦力很小，因此，年大風天數遠遠多于陸地。了解海上大風（≥8級）的特點，與最多風向出現頻率非常重要。南槽東自動站臨近的氣象站有：引水船觀測站（122°22′E，31°16′N）；小洋山氣象站（122°03′E，30°38′N）。引水船位置在南槽東30°方向約35 km處，而小洋山在其240°方向約37 km處。比較而言引水船由于流動作業的特點，及在大風情況下進港避風等因素，資料的穩定性不及小洋山。因此選用小洋山氣象站2000-2004年≥8級的大風的資料，分析并統計出各個風向出現的次數及其頻率（見表1）。

由表1可知2000-2004年小洋山氣象站記錄的大風共出現297 d，年平均大風59.4 d（2005年大風有63 d），遠遠多于陸地站。

表1　小洋山2000—2004年≥8級大風各風向次數統計表

表22000　-2004小洋山大風各風向的次數和頻率表

由表2統計數據不難發現小洋山大風各風向發生的規律是：大風的風向主要集中在南，北2個方向上。當進一步統計這5 a逐月大風各風向出現的次數后，更了解到從當年9月到次年的3月，大風風向以偏北為多，4-8月以偏南為主。在45°-120°，和190°-270°2個方向上大風出現的概率很小這樣一個特點（見表3）。

由于南槽東自動氣象站是本市在海上建設的第一站，缺少在海上建站的經驗，加上塔頂安裝的空間狹小，有利的安裝位置也已被其他占用，而原來對能見度傳感器安裝的朝向沒有考慮到大風的風向對它的影響，安裝在方位角約20°角的墻上，使散射接收鏡面正好處于大風最多風向的下風方，是造成該鏡面2次受到海水飛沫污濁的原因。

表3　小洋山2000-2004年逐月大風風向出現次數表

通過對海上由大風引起的飛沫，≥8級大風風向頻率的分析，2004年8月2日對南槽東自動站的能見度傳感器安裝方位和位置進行了調整，由原來20°角轉到80°角，并由平臺的邊緣向內挪。在采取了以上措施后，能見度傳感器鏡面被海水飛沫污濁的問題得到了根本的解決。

4　結論

（1）海上由大風引起的飛沫現象是海上建設自動氣象站時必須考慮的因素，飛沫的危害不僅表現為對傳感器的污濁，而且海水中的鹽分對傳感器的電子元器件亦有很強的腐蝕作用。研究避免和減輕其危害的方法很有必要。自動站不安裝在建筑物的邊緣，避免安裝在大風最多風向出現的方位上，是避免和減輕海上飛沫影響的有效辦法。

（2）海上大風發生的概率高，每次過程持續的時間長。統計顯示，從當年9月到來年3月大風風向以偏北為多，4-8月以偏南為主。在45°-120°，和190°-270°2個方向上大風出現的概率很小。根據這個特點，對自動站安裝時傳感器安裝的位置應該根據趨利避害的原則，以保證自動站能夠可靠的運行。

1002-252X（2016）03-0039-01是十分平常的。

2016-6-1

李子木（1988-），男，黑龍江省呼中區人，綏化學院，本科生，助理工程師.