（浙江省临海市气象局 浙江临海 317000）
摘要：本文主要根据临海市气象局自动气象站称重降水传感器使用实际，对称重传感器降水误差进行分析，并给出处理方式，以供相关部门参考。
关键词：自动气象站；称重降水传感器；降水误差；原因
引言
降水观测业务是气象台站地面气象观测的主要项目之一。称重式降水传感器能够实现所有类型降水24小时不间断自动化观测，可以较好的处理好当前气象台站固态降水观测时效差及频次低等，对于降水要素观测及时性及准确性有利，为开展好降雪天气天气预报和服务工作给予有力支撑，有效降低冰雪灾害对城市交通、农业生产及其他领域造成影响。临海市位于浙江沿海中部，地形地貌复杂，属亚热带季风气候，温暖湿润、四季分明，自临海市使用称重式降水传感器后，在冬季降雪天气服务中起到重要作用。但是在安装使用过程中，也会出现降水观测误差问题，从而对气象台站观测数据质量产生不利影响。所以，本文重点对自动气象站称重降水误差原因分析处理，以提升称重降水观测准确性。
1.电源干扰产生的降水观测误差
1.1误差原因
在对称重降水传感器进行安装时，有的台站降水会出现显著异常现象，经过分析发现电源扰动会对振弦频率产生干扰。自动气象站通常采取电源控制器，在某些情况下会发生快速的充放电过程，而称重降水传感器原始观测数据为频率，在该过程中特别易对其产生干扰从而造成误报。对电源干扰所造成误差，对控制交流电的 DY01型及控制太阳能供电的6.6C型2类电源改进，凭借在传感器供电输入前端添加直流稳压模块手段，产生输入和输出间的有效隔离，减小输出纹波噪，增强输出电压稳定性，最终使称重式降水传感器的供电电压可以始终稳定在12.1V，使得由供电电压扰动产生降水误差问题得到有效处理。
1.2误差现象特征分析
电源干扰造成的降水量误差大都超过0.5mm,最大时甚至达60mm,通常出现在中午到下午时段，11时至17时出现误报频率高达80%以上，其他时段偶有出现。通过统计可知，电源干扰类的降水误差通常是采取太阳能供电的台站，主要是通过上午充电池电池量接近饱和状态，采光板处于太阳光线采光直射最佳状态，这时光伏板形成最大充电电流，太阳能控制器会启动最大充电电流过充等保护功能，此充电保护过程会影响太阳能控制器及逆变器输出电压及频率波动，致使称重式降水传感器频率变化，形成降水误差。
2.温度产生的降水误差现象
2.1误差原因
自动气象站称重降水观测主要基于振弦技术，将金属弦丝当作弹性部件，按照其重量和振动频率对应关系，凭借对应测量电路获取重量。有些传感器的金属弦丝特别容易受到温度变化影响，进而致使输出频率存在较大波动性。如某站在2015年3月2日0时至23时59分自动气象站称重降水传感器三个振弦输出频率与采集器内部温度的观测数据，在该时间段某站无降水。由图1可知2#振弦具备较好稳定性，日变化最大幅度≤2Hz,1#振弦与3#振弦均被温度所影响，特别3#振弦获取频率值变化曲线差不多和温度变化曲线保持相符。
2.2误差现象特征分析
温度敏感型误差所造成小时降水量较小，该种类型造成降水量误差为0.1mm或0.2mm的达72%，整体误差处于0.1~1.4mm。温度敏感型干扰误差大都出现于日出前后到上午时段（05～11时），日落后也较其他时次多。5~8月气象台站几乎没有出现温度敏感型降水误差，这可能是因为日平均温度较高对于传感器造成影响比较小。
3滞后降水形成的误差
3.1误差原因
为减少降水误差出现，自动气象站称重降水传感器采集器程序主要采取滤波质控算法，在降水时降水量输出降水现象出现会有三分钟时滞。但是在夜晚降水天气状况停止后的上午，称重降水传感器有时也会形成较大降水量数据记录，超过“《地面气象观测规范》技术”中对翻斗雨量传感器滞后判断标准。分析可知，主要是在特殊天气状况下，特别是雨夹雪或凝冻天气出现时防护罩内壁极易附上雪花或冻雨。内壁附着的降水物质，有一些物质可能在降水天气过程中融化渗入集水筒，导致分钟降水量突然变大。还有一些降水物质在降水天气现象结束后才融化渗入集水筒，而产生异常降水数据记录，这部分降水事实上也是此次降水过程中真实数据。恶劣天气状况下，若霜冻较严重，还可能会因为内壁附着的霜融化而致使降水量出现误差。
3.2误差现象特征分析
滞后型误差现象带来小时降水量较小，几乎均出现在09～11时降水量误差占85%以上。观察气象台站温度数据可知，滞后型误差数据发生时，温度几乎处于0～1℃内。滞后型降水误差出现于11月与3月，该时段气温变化复杂，降水相态多变，为固态及液态混合降水出现主要时段。
4.融冻型降水误差
4.1误差原因
有的年份降水量比较大，致使集水筒内部的防冻液及蒸发抑制油变少，进入冬季后集水筒内部的液体冻结。午间温度很高，混合液体出现融化，融化过程中集水筒重心有所偏移，进而产生降水观测数据出现误差。
4.2误差现象特征分析
虽说融冻型降水误差出现次数较少，但结合发生原因该类型降水误差主要具备2个特征：经常出现在午后且最高温度比较高，出现误差小时降水量＞0.5mm。
5优化建议
自动气象站称重降水传感器使用，在地面气象测报业务中发挥着极其重要作用，但也存在一些降水观测误差现象而对观测业务产生影响。通过上述分析可知，自动气象站称重降水传感器在气象观测业务中因供电、温度、雨雪、结冰等因素常会导致降水观测记录出现误差，所以要对现用观测仪器优化：一是对设备供电稳压设计完善，出厂时应该增加直流稳压模块减轻电源干扰引起降水误差，提高固态降水测报仪器运行可靠性及稳定性，适应各个区域气象台站业务运行；二是应该落实好振弦传感器温度系数测定，选取受温度影响较小振弦传感器，思量在称重降水传感器分采集器添加温度系数因子，获得准确降水量；三是对称重降水传感器工艺结构完善，减少内部附着降水；四是应增加除雪、霜、冰设计措施，减轻对雪、霜及结冰等天气现象对降水观测记录造成影响，增强测报仪器自动化运行水平；五是气象台站工作人员应严格依据称重降水传感器维护要求，强化称重降水传感器维护，确保观测仪器长期稳定运行，降低观测误差率。
参考文献
[1]黄河，覃伟.SL3－1型雨量传感器常见故障处理及标校[J].气象研究与应用，2012，33（2）．
[2]虎永发.DSC2型称重式降水传感器误报降水原因分析[J].现代农业科技，2014（6）.
作者简介：钱娟娟（1987-），女，汉族，浙江省临海市人，本科，助工，从事地面测报工作。
论文作者:钱娟娟
论文发表刊物:《科技研究》2018年7期
论文发表时间:2018/9/11
标签：误差论文; 称重论文; 传感器论文; 降水量论文; 温度论文; 气象论文; 临海市论文; 《科技研究》2018年7期论文;