DSC1型称重式降水传感器使用效果初探

DSC1型称重式降水传感器使用效果初探

杨莹段培法赵宇

（徐州市气象局，江苏徐州221000）

摘要：称重式降水传感器实现了固态、液态和混合性降水的自动化观测，能够克服目前气象台站固态降水人工观测造成的时效性差、观测频次低等弊端，有利于台站固态降水人工观测造成的时效性差、观测频次低等弊端，有利于提高固态降水观测的准确性和效率，减轻观测人员的工作量。但也存在一定问题,如冬季气温偏低可能对仪器自身高灵敏度元器件造成影响，可能导致降水数据漏采集、数据采集上传时间滞后现象的产生。此外，仪器自身的防风功能尚不够完善，在瞬时风速较大时造成测量元件震荡导致称重测量出现偏差也可能直接影响到对自身降水采集的准确性，使仪器在运行过程中出现漏采集现象。

关键词：DSC1型称重式降水传感器使用效果

引言：降水观测是地面气象观测的主要项目之一，它为气象防灾减灾、天气预报、气候分析和大气科学研究提供了重要的基础资料。为了更好的提高提高观测质量,使观测全自动化更好的进行.所以主要针对称重传感器的应用及在日常使用中存在的问题及解决办法进行探讨,供大家交流借鉴.

1、所用实测降水数据及对比分析

1.1所用实测降水数据

2013年6月~11月，共6个月的称重式降水传感器实时监测与口径为20厘米雨量器人工定时实测的固态降水（固态和混合降水）资料。

1.2通过统计每月有无降水一致率来分析数据的可靠性

（1）有无降水的一致率：以自动气象站采集数据Z文件中的过程降水量（降水间歇时间不超过2小时）为依据，过程降水量≥0.1毫米即为有降水，否则视为无降水。当自动站过程降水量为0，而人工观测降水量≥0.1毫米；或自动站过程降水量≥0.1，而人工观测降水量为0，均作为一次不一致统计，否则为一致。从实测数据看：在实有128次降水过程中，只有一次人工观测降水量为0.1毫米，DSC1型称重降水传感器没有显示降水量（记为0.0毫米），即有降水一致率为98.2%

（2）自动站观测降水量只与人工定时降水量比较，当人工定时降水量≤10.0毫米时两者差值≤0.4毫米，定时人工降水量＞10.0毫米时两者差值百分率≤4%，则为一致。

由此看出有4个月一致率达100%，说明人工20厘米口径雨量器观测降水量与DSC1型称重式降水传感器采集的降水量两者相关关系显著，同步性较好。但仍有2个月一致率未达100%，造成不一致的主要原因是当降水量≥2.0毫米时，称重式降水传感器采集的降水量较人工雨量筒测量的降水量偏多2.5%~20.0%左右。产生此种偏差的主要原因是称重式降水传感器承水口顶部外围有防风圈（人工雨量筒无防风圈），减少了风对降水的影响。另一原因是两种仪器承水口距地高度不同，雨量筒承水口距地面只有70厘米，而称重式传感器承水口距地面120厘米。

1.3数据的准确性:徐州国家基本站站于2013年6月开始称重式降水传感器的试运行。根据徐州市气象站2013年6～11月的观测所得自动及人工降水量进行的对比分析可以看出，在降水量≤4.0mm时，自动观测降水量相对偏小，而当降水量＞4.0mm时，自动观测降水量与人工观测降水量比较接近且人工观测值偏大。结合称重降水传感器的测量精度进行分析可得在降水量≤10.0mm时，最大测量误差为0.3mm，且仅有1次，其他多为0.1mm，而当降水量＞10.0mm时，最大测量误差为-3%。准确度较高。

2、我站在2013年12月1日正式使用的运行情况

自从称重降水安装以来，设备一直运行稳定，没有出现过异常情况。降雨与降雪都可以使用称重雨量器。至今未发现有遥测降水，而无称重降水的现象。

2.1观测准确度

通过对2014年1月7日一次降雨过程的对比可以看出，过程降水量称重降水（2.6mm）<遥测二型站（2.7mm）<遥测新型站（3.0mm）。遥测与称重相比，二型站绝对误差（2.7-2.6）=0.1，新型站绝对误差（3.0-2.6）=0.4。当降水量较少时误差较小，而降水量较大时，误差会随之增大，如下面的例子：

2.22014年2月16日-2月17日一次降雨过程对比，遥测降水有的时次比称重有滞后，比如16号14h到17h。过程降水量遥测二型站（13.3mm）<称重降水（14.2mm）<遥测新型站（15.0mm）。遥测与称重相比，二型站相对误差（13.3-14.2）/14.2=-6.34%，新型站相对误差（15.0-14.2）/14.2=5.63%。误差较大的可能原因是降水时温度较低，可能有雨水冻结在遥测雨量器上；降水后期转为雨夹雪，16时后转为降雪，这对遥测结果也可能产生影响。

2.3人工量杯倒入称重雨量测试

2013年12月18日08时用量杯倒入水1.5mm，2013年12月21日15时用量杯倒入水5.8mm，两次倒水试验都准确测得了降水结果。

2.4、人工测量降雪与称重测量降雪对比

2014年第一场降雪时，2014年2月5日5点-8点称重雨量器测量降雪1.1mm，人工测量降雪1.3mm，误差为0.2mm。具体原因可能是由于前天降雪比较大，有雪（或冰）存在防风圈或称重降水外罩上，白天温度升高及有较大风速，导致雪或冰掉入称重桶内；也有可能是风塔上的雪（或冰）掉入称重桶内。

3、称重式降水传感器的常规维护检查

3.1常规维护

观测员要严格按照《降水观测规范-称重式降水传感器（试行）》执行，加强日常巡视及日、周、月及年维护，及时对防雷接地情况及其他防雷安全情况进行检查，维护时要注意先断开电源，拔下称重降水传感器数据线，维护后接上。

3.2特殊情况维护检查

在降水过程中，称重式降水传感器出现异常数据，是有沙尘、树叶等杂物伴随降水落入时，记录按正常降水记录处理；出现液态降水溢出、固态降水堆至口沿以上或降水过程中取水，则该时段小时及分钟降水数据均按缺测处理。

3.3称重式降水传感器的计量校准

称重式降水传感器校准分为现场校准和计量检定。其中现场测试由所在台站完成，若出现测试误差大于4%时，则需进行检查调试，且必要时及时进行更换。计量检定由具有气象计量检定资质的机构完成。

4、结论

降水观测是地面气象观测种类之一，称重式降水传感器克服了目前气象台站固态降水人工观测造成的时效性差、观测频次低等弊端，从而实现了固态、液态和混合性降水的自动化观测，在为气象防灾减灾、天气预报、气候分析和科学研究等方面提供了重要的基础资料。本文仅是针对称重式降水传感器观测工作中一些的观察感想，供大家交流。

参考文献：

[1]杨彦忠.浅议“DSH1型称重式降水传感器”[J].现代农业,2015(09):106-107.

[2]董文胜.DSC3型称重式降水传感器安装使用效果初探[J].农业与技术,2012,32(10):32.

[3]刘冬冬,王海龙,马晓璐.DSC1型称重式降水传感器工作原理及维护维修[J].山东气象,2014,34(03):83-86.

第一作者简介：杨莹（1971-），女，汉族，江苏省徐州市人，本科学历，工程师，从事大气探测和酸雨方面工作。