几种雨量观测方式比对试验分析

圈，没有任何防护的 平 地 安 装 收 集 的 降 水 有 较 大 的 损失，其雨量测量 值 最 小，也 就 是 说，目 前 业 务 观 测 的降雨量是偏小的。
另 外 ，通 过 雨 量 计 ２（坑 式 翻 斗 ０．１ ｍｍ）和 雨 量 计３（坑式翻斗０．５ｍｍ）比较可以看出，降雨较小 的 情况下，高分辨力（０．１ｍｍ）的翻斗雨量计比低分 辨 力（０．５ｍｍ）的翻斗雨量计收集的雨量多，更能反 应 实际的降水情况。 ２．２ 降 水 过 程 统 计
水口离地高度１５０ｃｍ，防风圈雨量计承水口离 地 高 度９０ｃｍ，所 谓 的 平 地 安 装，是 直 接 安 装 在 地 面 上， 与 业 务 观 测 要 求 相 同 ，雨 量 计 不 设 任 何 防 护 ，承 水 口 距地面高度７０ｃｍ。雨量计基本情况与安装方 式 见 表 １。
图 １ 雨 量 计 安 装 方 式
为进一步了解不同雨量观测方式对降水测量的 影响，２０１５年７—１０月在中国 气 象 局 大 气 探 测 试 验 基 地 （北 京 南 郊 ）开 展 了 不 同 雨 量 计 及 其 不 同 安 装 方 式的降水观测试验。该试验基地位于北京市观象台 地面气象业务观 测 场 东 北 方 向 约 ２００ ｍ，基 地 涵 盖 云 、降 水 、风 等 ９ 个 专 项 试 验 区 。 本 文 主 要 分 析 了 本 次比对试验以及初步结果。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｑｘｋｊ．ｎｅｔ．ｃｎ 气 象 科 技 资 助 项 目 ：中 国 气 象 局 大 气 探 测 重 点 开 放 实 验 室 开 放 课 题 （ＫＬＡＳ２０１４０１）“自 动 气 候 站 集 成 关 键 技 术 ”资 助 作 者 简 介 ：曾 杨 ，男 ，１９８２ 生 ，高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 气 象 装 备 保 障 和 运 行 监 控 工 作 ，Ｅｍａｉｌ：ｚｅｎｇｙａｎｇ１８８＠１２６．ｃｏｍ 收 稿 日 期 ：２０１６ 年 ４ 月 １８ 日 ；定 稿 日 期 ：２０１６ 年 １２ 月 １２ 日
摘要 为进一步了解不同雨量观测方式对降水测量的影响，在中国气象局大气探测 试 验 基 地 进 行 了 几 种 雨 量 观 测 方式的比对试验。本文利用该试验的观测资料，分析 了 不 同 雨 量 计 及 其 不 同 安 装 方 式 对 降 水 测 量 的 影 响 ，并 分 别 给出了各雨量计的测量值。结果表明：降水测量与雨量计的安装方式极其相关，坑 式 安 装 测 量 的 雨 量 值 最 大 ，其 余 依次为双栅、防风圈和平地安装（呈水口高出地面７０ｃｍ）；当 前 业 务 观 测 方 式 测 得 的 降 雨 量 偏 小 ；降 雪 测 量 受 风 场 的影响比液态降水测量更显著。 关 键 词 雨 量 计 ；安 装 方 式 ；比 对 试 验 中 图 分 类 号 ：Ｐ４１２ ＤＯＩ：１０．１９５１７／ｊ．１６７１－６３４５．２０１６０２３３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
翻斗式 翻斗式 翻斗式 翻斗式 翻斗式 翻斗式 翻斗式 翻斗式 称重式 翻斗式
０．１ ０．１ ０．５ ０．１ ０．５ ０．１ ０．１ ０．１ ０．１ ０．１
１５０ ０ ０ ７０ ７０ ７０ ７０ ９０ ０ ７０
双栅 坑式 坑式 平地 平地 平地 平地 防风圈 坑式 平地
２ 试 验 结 果 与 分 析
对各参试雨量 计 ２０１５ 年 ７—１０ 月 所 测 月 总 雨 量 进 行 统 计 ，结 果 见 表 ２。
试验过 程 中，由 于 雨 量 计 ４ 与 雨 量 计 ５ 在 观 测 期间发生了故障，没 有 及 时 维 护，数 据 不 稳 定，资 料 不可 信，因 此 对 雨 量 计 ４、雨 量 计 ５ 的 数 据 不 予 分析。
第 ４５ 卷 第 ２ 期 ２０１７ 年 ４ 月
气 象 科 技 ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１７
几种雨量观测方式比对试验分析
曾 杨１，２ 莫 月 琴１ 王 志 成１ 张 雪 芬１ 刘 小 钢２
（１ 中国气象局气象探测中心，北京 １０００８１；２ 江西省大气探测技术中心，南昌 ３３００４６）
２３０
时间 ７月 ８月 ９月 １０ 月 总计
雨量计１ ７．７
４８．３ ８９．８ １７．２ １６３
气 象 科 技 第 ４５ 卷
表 ２ ２０１５ 年 ７—１０ 月 不 同 雨 量 计 观 测 逐 月 降 水 量
按照降 水 过 程 统 计，７—１０ 月 降 水 过 程 有 ２２ 次 ，统 计 结 果 见 表 ３。
序号
起止时间
１ ０７－１８ ００：０６－０１：５４ ２ ０７－１８ １６：２１－１７：０１ ３ ０７－１９ １９：０４－１９：２３ ４ ０７－３０ １４：４４－１８：２３ ５ ０８－０７ １９：２４至０８－０８ ０４：０６ ６ ０８－１８ ０７：４３－１１：１８ ７ ０８－１９ ０４：４６－０８：４５ ８ ０８－２９ ０２：２４至０８－３０ ０９：０２ ９ ０８－３０ １１：２７至０９－０１ １８：１２ １０ ０９－０４ １１：４９至０９－０５ １４：２８ １１ ０９－１０ １７：４６至０９－１１ ０６：３１ １２ ０９－１０ １１：１３－１５：０８ １３ ０９－１０ ０５：５４－０７：２０ １４ ０９－１１ １９：１０－１９：３０ １５ ０９－１８ ０１：１４－０２：２１ １６ ０９－２４ ２１：２３至０９－２５ ０７：２４ １７ ０９－２８ ０３：１５－１３：０２ １８ ０９－２９ ０４：５９至０９－３０ ０５：１２ １９ ０９－３０ １５：４５至１０－０１ ０２：００ ２０ １０－２１ ００：３０－１１：３６ ２１ １０－２２ ００：４５－１０：５０ ２２ １０－２５ ２０：１４至１０－２６ ０２：１７
从 安 装 形 式 看 ，坑 式 安 装 测 量 的 雨 量 值 最 大 ，其 余依次为双栅、防 风 圈 和 平 地 安 装。 初 步 验 证 了 在 降 雨 测 量 时 ，雨 量 计 应 有 必 要 的 防 护 ，才 能 减 小 降 水 测量的损失，坑 式 防 护 最 有 效，其 次 为 双 栅 和 防 风
观测的降 雨 量 的 差 异 以 及 引 起 差 异 的 原 因。 李 林 等［７］进行了称重降水传感器与业务用翻斗雨量 传 感 器的降雨测量比较分析。也有学者进行过相关的数 据 比 对 试 验 和 观 测 试 验，如 任 芝 花 等 和 ［８］ 王 柏 林 等［９］在大西沟、长春、通河气象站进行了为期近 １ 年 的固态降水测量对 比 试 验，分 别 针 对 固 态 和 液 态 降 水分析了我国气象台站长期使用的普通雨量器的捕 捉率及其与风速的 简 要 关 系、不 同 安 装 方 式 的 雨 量 器间的防风效果等。
１ 试 验 仪 器 及 其 安 装
参与试 验 的 雨 量 计 共 ９ 台 ３ 种 型 号，分 辨 力 为 ０．１ｍｍ 的翻斗式雨量计６台、分辨力为０．５ｍｍ 的 翻斗式雨 量 计 ２ 台、称 重 式 雨 量 计 １ 台。３ 种 型 号 分别为上海气象 仪 器 厂 有 限 公 司 的 ＳＬ３－１ 型、天 津 华云天仪 的 ＤＳＣ６ 型 翻 斗 式 雨 量 计，华 云 升 达 （北
表 １ 雨 量 计 基 本 情 况 与 安 装 方 式
仪器名称 型号
工作 方式
分辨力 ／ｍｍ
承水口距地 高 度／ｃｍ
安装 方式
雨量计１ 雨量计２ 雨量计３ 雨量计４ 雨量计５ 雨量计６ 雨量计７ 雨量计８ 称重 业务观测
ＳＬ３－１ ＳＬ３－１ ＳＬ３－１ ＳＬ３－１ ＳＬ３－１ ＤＳＣ６ ＤＳＣ６ ＳＬ３－１ ＤＳＣ２ ＳＬ３－１
引言
为研 究 降 水 测 量 的 动 态 特 性，国 内 外 曾 多 次 进 行 降 水 测 量 仪 器 的 比 对 试 验 。２００７ 年 １０ 月 至 ２００８ 年９月，ＷＭＯ 在 Ｖｉｇｎａｄｉ Ｖａｌｌｅ （Ｉｔａｌｙ）开展了不同 采样机制雨量计的 比 对 试 验，探 索 不 同 雨 量 计 及 其 不同安装方式的测 量 误 差，研 究 如 何 提 高 测 量 准 确 性。２０ 世 纪 ８０ 年 代 杨 大 庆 等 在 ［１－３］ 乌 鲁 木 齐 河 源 进行了近２年的雨 量 计 对 比 观 测 试 验，分 析 了 雨 量 计观测降水中的机 械 损 失、湿 润 损 失 和 蒸 发 损 失 的 概念及其影响因素，通 过 不 同 雨 量 计 观 测 降 水 对 比 试验资料的分析，评 价 了 不 同 降 水 形 态 下 各 种 防 风 圈的防风作用，揭示 雨 量 计 捕 捉 降 水 量 与 降 水 时 段 平均风速的 关 系，建 立 了 修 正 方 案，确 定 真 实 降 水 量，修正乌鲁木齐河 源 夏 季 降 水 观 测 中 的 机 械 损 失 量。２００１年黎明琴等 进 ［４］ 行 了 横 向 雨 量 器 的 设 计， 经 过 ３０ 个 站 ７ 年 ２．８ 万 多 次 的 坑 式 雨 量 器 、台 站 雨 量器和横向雨量器 的 对 比 观 测，证 实 降 水 量 测 量 的 绝对差值与横向降 水 量 的 函 数 关 系，提 出 了 对 台 站 雨量器测 量 的 降 水 量 的 订 正 方 法。２００３ 年 任 芝 花 等 对 ［５］ 全国降水测量的误差进行了分析研 究。２００７ 年任 芝 花 等 利 ［６］ 用 全 国 ６２７ 个 基 准、基 本 站 自 动 与 人工雨量业务观测 资 料，分 析 了 业 务 上 自 动 与 人 工
第２期
曾 杨 等 ：几 种 雨 量 观 测 方 式 比 对 试 验 分 析
２２９
京）气 象 科 技 有 限 责 任 公 司 的 ＤＳＣ２ 型 称 重 式 雨 量计。
雨量计的安装分为坑 式 （图 １ａ）、双 栅 （ＳＭＡＬＬ ＤＦＩＲ）（图１ｂ）、防风圈（图１ｃ）和平地（图 １ｄ）４ 种方 式。坑式雨量计承 水 口 与 地 面 齐 平，双 栅 雨 量 计 承
ｍｍ 业务观测
７．６ ５０．６ ８７．１ １５．８ １６１．１
从表２ 统计 数 据 比 较 可 以 看 出，７—１０ 月 ４ 个 月的观测中，各雨量 计 所 测 雨 量 总 计 由 大 到 小 依 次 为：雨量计２（坑式翻斗 ０．１ ｍｍ）、雨 量 计 ３（坑 式 翻 斗０．５ｍｍ）、雨量计１（ＤＦＩＲ 翻斗０．１ｍｍ）、雨量计 ８（防 风 圈 翻 斗 ０．１ ｍｍ）、业 务 观 测 （平 地 翻 斗 ０．１ ｍｍ）、称 重 （坑 式 ）、雨 量 计 ７（平 地 翻 斗 ０．１ ｍｍ）、雨 量 计 ６（平 地 翻 斗 ０．１ ｍｍ）。
小雨平均值
中雨平均值
大雨平均值
表 ３ ２０１５ 年 ７—１０ 月 ２２ 次 降 水 过 程 降 水 量
雨量计
１
５．９ ０．７ ０．３ ０．８ １０．４ ０．３ ０．１ ３．９ ３９．５ ４７．０ ２．８ １．３ １．０ ６．８ ０．５ ４．０ ０．８ １２．５ ７．１ ２．４ ９．７ ５．１ ３．４ ２６．０ ４７．０
雨量计２
雨量计３
雨量计６
雨量计７
雨量计８
８．２
８．０
６．７
６．７
７．６
５０．８
４８．５
４６．２
４６．９
４９．２
９１．３
９０．５
Biblioteka Baidu
８４．７
８５．０
８７．５
１７．７
１７．０
１５．７
１６．１
１６．９
１６８
１６４
１５３．３
１５４．７
１６１．２
称重 ７．１ ４８．３ ８４．９ １６．４ １５６．７
通过对本次试验各种安装方式的不同雨量计和 北 京 气 象 局 业 务 雨 量 观 测 数 据 （以 下 简 称 业 务 观 测 ） 进 行 比 较 ，得 到 了 各 种 仪 器 测 量 结 果 间 的 相 对 差 异 。
业务观测站 与 降 水 试 验 场 之 间 距 离 约 ２００ ｍ， 但相对结果还是具有一定的可比较性。 ２．１ 月 降 水 统 计