实习五_降水和蒸发观测

实习三降水和蒸发观测

一、降水的观测

我国大部分地区的降水以降雨为主，北方地区冬季以降雪为主。降水量以降落在地面上的雨或雪、雹等融化后的深度表示，以mm 为单位。降水量可采用器测法、雷达探测和利用气象卫星云图估算。器测法用来测量降水量，雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量。（一）器测法

器测法是观测降水量最常用的方法，观测仪器通常有雨量器和自记雨量计。

1、雨量器

雨量器是直接观测降水量的器具。它是一个圆柱形金属筒，由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯组成，如图2-1 所示。承雨器口径为20cm，安装时器口一般距地面70cm，筒口保持水平。雨量器下部放储水瓶收集雨水。观测时将雨量器里的储水瓶迅速取出，换上空的储水瓶，然后用特制的雨量杯测定储水瓶中收集的雨水，分辨率为0.1mm。当降雪时，仅用外筒作为承雪器具，待雪融化后计算降水量。

图2-1 雨量器示意图

用雨量器观测降水量的方法一般是采用分段定时观测，即把一天分成几个等长度的时段，如分成4 段（每段6 小时）或分成8 段（每段3 小时）等，分段数目根据需要和可能而定。一般采用2 段制进行观测，即每日8 时及20 时各观测一次，雨季增加观测段次，雨量大时还需加测。日雨量是以每天上午8 时作为分界，将本日8 时至次日8 时的降水量作为本日的降水量。

2、虹吸式自记雨量计

自记雨量计是观测降雨过程的自记仪器。常用的自记雨量计有三种类型：称重式、虹吸式（浮子式）和翻斗式。称重式能够测量各种类型的降水，其余两种基本上只限于观测降雨。按记录周期分，有日记、周记、月记和年记。在传递方式上，有线远传和无线远传（遥测）的雨量计。

（1）称重式：这种仪器可以连续记录接雨杯上的以及储积在其内的降水的重量。记录方式可以用机械发条装置或平衡锤系统，降水时全部降水量的重量如数记录下来。这种仪器的优点在于能够记录雪、冰雹及雨雪混合降水。

（2）虹吸式：虹吸式自记雨量计是常用的降水自记仪器，它能连续记录液体降水量和降水时数，从降水记录上还可以了解降水强度。日记型虹吸式雨量计的构造如图2-2 所示。虹吸式雨量计是由承水器、浮子室、自记钟、外壳所组成。承水器的承水口直径为200毫米，降水由承水口进入经下部的漏斗汇集，注入小漏斗，导至浮子室。浮子室是由一个园筒内装浮子组成，浮子随着注入雨水的增加而上升，并带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸上画

出曲线。记录纸上纵坐标记录雨量，横坐标由自记钟驱动，表示时间。当雨量达到10mm 时，浮子室内水面上升到与浮子室连通的虹吸管顶端即自行虹吸，将浮子室内的雨水排入储水瓶，同时自记笔在记录纸上垂直下跌至零线位置，以后随雨水的增加而上升，如此往返持续记录降雨过程。记录纸上记录下来的曲线是累积曲线，既表示雨量的大小，又表示降雨过程的变化情况，曲线的坡度表示降雨强度。因此从自记雨量计的记录纸上，可以确定出降雨的起止时间、雨量大小、降雨量累积曲线、降雨强度变化过程等。虹吸式雨量计分辨率为0.1mm，降雨强度适应范围0.01～4.0mm/min。自记钟固定在座板上，自记钟筒由钟机推动作用回转运动，使记录笔在记录纸上作出降水记录。外壳是用来保护整个仪器的。另外在门上装有观测窗便于在记录降水过程中检查降水及记录情况。

虹吸式雨量计安装好后应进行下列主要检查和校正：

1、校正笔尖零线位置：往接水器里倒水，检查虹吸作用后笔尖的位置是否恰在自记纸的零线上。如有误差，应该松开直杆上的螺丝加以调整。

2、虹吸管位置的检查：若笔尖位置低于10 毫米就开始虹吸，则应将虹吸管的位置适当抬高；若水已经全部倒完，尚未开始虹吸，则应将虹吸管的位置降低一些。

3、虹吸作用的检查：虹吸历时应在20 秒以内，虹吸时，管内不应出现气泡，一般发生这种情况，都是因为虹吸管与容器接头处有空隙，应更换橡皮圈或涂白蜡。

图2-2 虹吸式自记雨量计构造示意图图2-3 翻斗式自记雨量计示意图

(1-承雨器、2-浮球、3- 钩、4-翻斗、5-舌簧管 ) 3、翻斗式遥测雨量计

翻斗式遥测雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成；记录器由计数器、记录笔、自记钟、控制线路板等构成。如图2-3 所示。其工作原理为：下雨时，雨水落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗的右斗，当积水量达到0.1mm（指平地积水量0.1mm 深），翻斗失去平衡，向右边倒，在右斗倒掉雨水的同时，左斗开始接水，积水量达到0.1mm 时，翻斗又倒向左边。若雨下落不停，翻斗就连续翻动。每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，记录器控制自记笔将雨量记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来。自记记录100 次后，将自动从上到下落到自记纸的零线位置，再重新开始记录。由于翻斗每次翻动需要的雨水量是固定的，翻斗式雨量计分辨率为0.1mm，降雨强度适用范围在4.0mm/min 以内, 知道了翻斗翻动次数，就可以知道降雨量了。称重式、虹吸式和翻斗式雨量计的记录系统可以将机械记录装置的运动变换成电讯号，用导线或无线电信号传到控制中心的接收器，实现有线

远传或无线遥测。

（二）雷达探测(参考资料)

气象雷达是利用云、雨、雪等对无线电波的射现象来发现目标的。雷达的回波可在雷达显示器上显示出来，不同形状的回波反映着不同性质的天气系统、云和降水等等。根据雷达探测到的降水回波位置、移动方向、移动速度和变化趋势等资料，即可预报出探测范围内的降水、强度以及开始和终止时刻。

气象雷达站

（三）气象卫星云图(参考资料)

气象卫星按其运行轨道分为极轨卫星和地球静止卫星两类。目前地球静止卫星发回的高分辨率数字云图资料有两种：一种是可见光云图，另一种是红外云图。可见光云图的亮度反映云的反照率。反照率强的云，云图上的亮度就大，颜色较白；反照率弱的云，亮度弱，色调灰暗。红外云图能反映云顶的温度和高度，云层的温度越高，云层的高度越低，发出的红外辐射越强。在卫星云图上，一些天气系统也可以根据特征云型分辨出来。

用卫星资料估计降水的方法很多，目前投入水文业务应用的是利用地球静止卫星短时间间隔云图图像资料，再用某种模型估算。这种方法可引入人机交互系统，自动进行数据采集、云图识别、降雨量计算、雨区移动预测等项工作。

二、蒸散的观测

蒸散是水文循环中自降水到达地面后由液态或固态转化为水汽返回大气的现象，是水面和陆面与大气之间的水量交换的形式之一。陆地上一年的降水约66%通过蒸散发返回大气，由此可见蒸散是水文循环的重要环节。而对径流形成来说,蒸散发则是一种损失。蒸散在水量平衡研究和水利工程规划中是不可忽视的影响因素。

水由液态或固态转化为气态的过程称为蒸发，被植物根系吸收的水分，经植物的茎叶散逸到大气中的过程称为散发或蒸腾。蒸散是发生在具有水分子的物体表面上的一种分子运动现象。具有水分子的物体表面如江河、湖泊、水库等称为蒸发面，自然界的蒸发面有各种形态，性质各不相同，因而蒸散也分为不同的类型。蒸发面为水面时称为水面蒸发；蒸发面为土壤表面时称为土壤蒸发；蒸发面是植物茎叶则称为植物散发。由于植物是生长在土壤中，植物散发与植物所生长的土壤上的蒸发总是同时存在的，通常将二者合称为陆面蒸发。流域的表面一般包括水面、土壤和植物覆盖等，当把流域作为一个整体，则发生在这一蒸发面上的蒸发称为流域总蒸发或流域蒸散发，它是流域内各类蒸发的总和。

（一）水面蒸发观测

水的蒸发是水循环过程中的又一个重要环节，是水库、湖泊等水量损失的一部分。水面蒸发是蒸发中最简单的一种，由于它是在蒸发面充分供水情况下的蒸发，此时影响蒸发的因素较少，主要是温度、湿度、风等气象因素。一定口径蒸发器内的水，经过一段时间因蒸发