自動氣象站降水數據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，但自動站也經常出現數據誤差的問題，影響氣象數據的連續性和完整性。為了提高自動站的工作質量，本文對自動站降水數據誤差問題原因進行了分析研究，并提供了相應的解決措施，以提高氣象數據的連續性和完整性，做好氣象基礎工作。

關鍵詞：自動氣象站；降水數據誤差；原因分析；應對處理

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

1自動氣象站降水數據誤差原因及處理

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、計數翻斗、匯集翻斗和干簧管構成，承水器收集到降水后經漏斗進入上翻斗，累積一定量后在水重力作用下上翻斗翻轉降水注入匯集漏斗內，然后經節流管進入計量翻斗，計量翻斗內的降水量達到0.1mm時就會傾倒，降水進入計數翻斗并翻轉，其中計數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。計數翻斗每翻轉一次，磁鋼就會掃描一次干簧管，干簧管節點受磁化作用瞬間產生閉合，產生一個等同于0.1mm降水的電路導通脈沖，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降水量數據并保存。當干簧管元件損壞，可能會連續發送信號，也可能會漏計，采集器獲取的雨量數據就會出現異常偏大或偏小現象。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，然后觀察計數翻斗和萬用表的變化，如果萬用表出現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正常。

1.2 雨量傳感器基點定位調節不準

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產生信號記錄降水量數據的，當觀測到降水量數據為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大于或小于30次，那么獲取的數據就會出現誤差。可見計量翻斗翻動的次數正確與否直接影響雨量數據的準確性，造成計量翻斗轉動異常可能是該翻斗基點定位螺釘之間的距離出現了問題，當距離越大，翻斗一次翻轉所用的時間就會較長，翻轉的次數相對較少，距離較小時，翻斗翻轉一次用時較短，翻轉的次數就多，因此獲得的降水量觀測數據就偏多，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誤差。遇此故障現象，一般采用旋轉計量翻斗上的定位螺釘，一個定位螺釘旋轉一圈差值約改變3%，旋轉兩個定位螺釘后差值可改變6%。當差值為-2%時，與實際降水量數據相比，雨量觀測數據偏大，表明基點定位螺釘之間的距離偏小，計量翻斗轉動次數多，這時往外旋轉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次數；當差值在+6%時，同時向里旋轉兩個定位螺釘約一圈，縮短兩螺釘間距，增大翻斗翻轉次數。每次調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、下翻斗轉動不暢會導致翻動速度較慢，這樣一來以單位時間內計數翻斗翻動次數為雨量測量數據累計值就會出現誤差，這也是降水量觀測數據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寶石軸承零部件。

2 雨量傳感器設備保養不當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敏感，一旦受到干擾或破壞就會影響觀測數據的正常收集、實時傳輸等，因此嚴格按照設備工作原理及構造進行操作維護至關重要。雨量傳感器維護保養重點是翻斗機械構成部件，每月定期清理進出水管，清除過濾網上滯存的泥沙、小蟲、棉絮等雜物，確保節流管暢通，翻斗靈活轉動。冬季少雨季節，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老化、破損等。在季節轉換時期，或者是其他的一些關鍵轉折期，工作人員要依照相關技術要求檢查傳感器、電線等各種設備，保證設備安裝及參數設置正常無誤。

3 人為操作不當造成降水數據誤差

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了自動化，降低了傳統人工觀測勞動量，但精密儀器及先進觀測技術的應用同時也對觀測業務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范，嚴格遵守地面觀測工作制度，否則極易因為操作不當造成觀測數據異常。日常值班期間，做好自動氣象站巡視工作，加強觀測儀器設備運行監控，及時發現問題并處理，確保儀器設備正常運行，提高觀測數據準確性、完整性。

4 結語

廣東省珠海市斗門區氣象觀測站自建設并投入新型自動氣象站以來，地面氣象觀測質量得到了很大的提高，為天氣預報及其他氣象服務提供了可靠的基礎數據保障。斗門區氣候溫暖濕潤，降水較多，夏季多暴雨、強對流天氣，因此做好降水觀測及預報對當地防災減災服務有重要現實意義。在實際地面氣象觀測業務中，要加強降水誤差原因總結，不斷學習觀測相關知識，掌握業務技能，做好日常觀測儀器設備維護管理，盡可能的避免和降低觀測數據誤差現象，確保數據準確、完整及實用，做好地方氣象基礎工作，更好、更全面服務到人民大眾。

參考文獻

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作者簡介

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