（茫崖行委气象局 ，青海 茫崖 816499）
摘要：文章利用2018年青海海西7个台站称重式、翻斗、人工测量全年降水常规数据以及翻斗、称重分钟数据,采用数理统计的方法进行统计与对比分析，并对各个传感器的滞后性、优劣性作了阐述，供大家参考。
关键词：海西州；雨量传感器；人工观测；降水量
1数据收集与整理
1.1观测设备
课题研究分析降雨数据为SM1（人工观测）、双翻斗式（SL3-1）、称重式（DSC1型）雨量器三种仪器观测所得。
1.2资料准备与整理
人工观测降水数据采集周期一年，双翻斗式雨量器数据采集时间为传感器启用至停用时间，即为每年5月1日-9月30日，称重式降水数据采集期为全年。自动气象站双翻斗雨量计和称重式降水传感器每分钟进行自动观测，日降水量由每日逐时观测的降水量累加而得，两者降水数据，参照人工观测数据进行质量控制，剔除掉由于其他原因导致的故障数据和疑误降水数据。选取2018年全年，海西州所属7个国家级地面观测站人工降水、双翻斗雨量传感器降水、称重式降水观测数据资料进行对比分析，其中5-9月份降水状态主要为液态，其余降水采集期降水状态为固态。
2数据差异分析
2.1年累计降雨量差异分析
2.1.2 计算6-9月翻斗、称重、人工累计雨量
三种观测方式累积降水量7个台站中，翻斗观测的累积降水量比称重、人工观测累计降水量大，除德令哈、冷湖、茫崖站人工降水量稍大于称重降水量外，称重所得雨量介于翻斗和人工雨量之间，更接近于人工观测雨量值。将人工观测做为雨量观测的真值，翻斗雨量器观测累积降水量与真值的相对误差为较大，与中国气象局相对误差不超过±4%的规范要求相比，只有冷湖、茫崖局符合要求，称重式累计降水量与真值相对误差较小，各站均符合中国气象局误差要求。结果表明在抛除仪器故障及人为误差外，翻斗式雨量计观测到的降水值偏差较大，而称重式降水仪所测得降水数据更接近于真实降水数据值，更接近于人工观测降水数值。
2.2月累计降雨量差异分析
翻斗与人工月降水量差值平均为3.2mm, 称重与人工月降水量差值平均为0.7mm, 称重与翻斗月降水量差值平均为-2.5mm,月降水量平均离真值差值从大到小依次为：翻斗—称重—人工降水。
2.3日降雨量差异分析
雨强较小，降水量在10mm以内时，降水量质控合格率较高，数据准确率高；而在强降水及过程降水量较大时，降水量质控合格率偏低，降水采集数据失真较大。同样情况下，称重采集器数据质控合格率分别为：94.5%、22.4%，误差较小；翻斗采集器数据质控合格率分别为：90.1%、68.9%，数据偏差次之。
2.4 台站12小时降水量3种观测方式传感器对比分析
经分析，各站12小时降水差异与24小时日降水差异相一致。在此不在赘述。
2.5三种观测方式雨量在不同降雨等级中的差异性分析
3种观测方式中，随着雨量等级的增大降水观测序列值的标准差也随着增大，在小雨时，标准差最小，观测数据最接近观测真值，中雨-大雨时，标准差较大，雨量达到暴雨时，标准差最大，观测数据误差也较大，比较三种观测方式，称重式降水标准差最小，观测到的降水量最准确，观测数据也最稳定。
2.6三种设备降水量测量差值原因分析
人工、翻斗、称重三种观测方式仪器设备承水口径均为20cm，安装高度分另为70cm、70cm、150cm，在排除安装条件、小环境气候等因素原因造成的误差外，造成降水量测量差异的原因有以下几个方面：
①降水强度及连续性影响。这是造成降水量误差的主要原因。
②器差影响。10mm以上降水，不是阵性降水过程过，器差影响造成的误差较小，一般在充许范围之内。
③蒸发影响。对于采集的液态降水来说，蒸发对雨量差异影响也较小。
3三种观测方式雨量采集滞后性分析
3.1滞后性分析
85%以上情况时间差在0刻度线以下，95%以下情况都落于20～-20min区域内，个别采集样本数据时间差达50分钟以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆称重式降水传感器降水采集比翻斗工降水传感器采集明显滞后。
将时间差值数据划分成无效、0～2分钟、2～5分钟、5～10分钟、10～20分钟、20分钟以上6个区域。0～2、、2～5、5～10分钟范围的次数较多，分别占总次数的24%、29%、28%，2～5分钟次数最多，5分钟以上的数据次数占43%，0～5分钟的数据次数占53%，0～10分钟的数据占81%。海西州所属台站称重式降水传感器降水量捕获时间即有明显的滞后性，且滞后的时间大多都在10分钟以内，对我们气象数据观测、预警预报制作有着许多不利的影响。
3.2滞后性原因分析
经统计分析，翻斗式降水传感器和翻斗式降水传感器首次捕获降水量时间有以下几种情况：
①称重式降水传感器首次捕获降水量时间滞后翻斗式降水传感器5分钟左右，主要是由于仪器本身性能、灵敏度所致。
②称重式降水传感器首次捕获降水量时间滞后翻斗式降水传感器时间较长，此种情况主要是由于降水量较小（一般微量、0.1mm降水）所致，翻斗式降水采集器已经采集到0.1mm降水，而称重式采集器由于仪器感应灵敏度，没有降水量采集数据。
③称重式降水传感器首次捕获降水量时间超前翻斗式降水传感器采集时间，此种情况大多也是由于降水量较小（一般微量、0.1mm降水）所致，称重式降水传感器已采到0.1mm称水量，而翻斗式降水传感器因降水量小或已停止达不到翻斗翻转的量而例延迟；另一种情况是，因固态降水或混合降水致使称重式采集器已采集到降水量，而翻斗式却没有降水量数据。
4三种雨量观测方式优劣性分析
①人工雨量器。
其优点是测量直观，克服人为误差因素将造成的差异比较小。缺点是雨期工作量较大，任务繁锁，测量工具较原始。
②翻斗式雨量传感器
其优点是滞后性小；缺点是只能采集液态降水，无法采集固态或混合降水，冬季无法使用，维护成本较高，数据采集准确率受雨强影响较大，另外因结构原因，易被杂物堵塞，数据易失真。
③称重式雨量传感器
其优点是维护成本代低、雨量采集容量大、全年可使用、误差较稳定、不受雨强影响。缺点是数据采集有滞后性，另因结构原因，易掉入杂物，产生降水数据。
5结论
①冬季称重式降水量比人工观测降水量稍偏大。
②夏季，在抛除仪器故障及人为误差外，翻斗式雨量计观测到的降水值偏差较大，而称重式降水仪所测得降水数据更接近于真实降水数据值，更接近于人工观测降水数值。
③称重与人工月降水量差值平均为0.7mm, 称重与翻斗月降水量差值平均为-2.5mm,月降水量平均离真值差值从大到小依次为：翻斗—称重—人工降水。
④雨强较小，降水量在10mm以内时，降水量质控合格率较高，数据准确率高；而在强降水及过程降水量较大时，降水量质控合格率偏低，降水采集数据失真较大。同样情况下，称重采集器数据质控合格率分别为：94.5%、22.4%，误差较小；翻斗采集器数据质控合格率分别为：90.1%、68.9%，数据偏差次之。
⑤各站12小时降水差异与24小时日降水差异相一致。
⑥随着雨量等级的增大降水观测序列值的标准差也随着增大，在小雨时，标准差最小，观测数据最接近观测真值，中雨-大雨时，标准差较大，雨量达到暴雨时，标准差最大，观测数据误差也较大，比较三种观测方式，称重式降水标准差最小，观测到的降水量最准确，观测数据也最稳定。
⑦降水强度及连续性影响是造成降水量误差的主要原因。
⑧海西州所属台站称重式降水传感器降水量捕获时间即有明显的滞后性，且滞后的时间大多都在10分钟以内，对我们气象数据观测、预警预报制作有着许多不利的影响。
参考文献
[1]梁燕军 黄斌明.称重式降水传感器测雨性能分析.青海气象.2018.02:54-57
[2]倾鹏程 蔡成满等.称重雨量计与双翻斗雨量计的对比分析.广东气象.2018.04:69-72
作者简介：张成毅(1979-)男,汉族，青海民和县人，本科学历，工程师，从事大气科学研究工作。
论文作者:张成毅
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/14
标签：降水量论文; 翻斗论文; 称重论文; 数据论文; 雨量论文; 传感器论文; 误差论文; 《科技新时代》2018年11期论文;