自动气象站降水数据误差较大原因分析及处理

摘 要：自动气象站的使用提高了气象工作的效率，但自动站也经常出现数据误差的问题，影响气象数据的连续性和完整性。为了提高自动站的工作质量，本文对自动站降水数据误差问题原因进行了分析研究，并提供了相应的解决措施，以提高气象数据的连续性和完整性，做好气象基础工作。

关键词：自动气象站；降水数据误差；原因分析；应对处理

本文根据我站地面气象观测实际情况，总结并分析了近几年自动站常见故障对降水观测数据误差的影响，提出相对应的解决措施。在每一个观测的时次，如果不能够有效地处理自动站数据误差的问题，那么会直接造成自动站地面观测数据的失真，影响严重。所以正确地处理缺测的数据，对提高气象工作质量有着重要意义。

1自动气象站降水数据误差原因及处理

1.1 雨量传感器元部件损坏

自动气象站雨量传感器主要由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、汇集翻斗和干簧管构成，承水器收集到降水后经漏斗进入上翻斗，累积一定量后在水重力作用下上翻斗翻转降水注入汇集漏斗内，然后经节流管进入计量翻斗，计量翻斗内的降水量达到0.1mm时就会倾倒，降水进入计数翻斗并翻转，其中计数翻斗顶端安有一块小磁钢，位于磁钢上端的干簧管两端各自又引出一个接线柱，由电缆线与采集器连接。计数翻斗每翻转一次，磁钢就会扫描一次干簧管，干簧管节点受磁化作用瞬间产生闭合，产生一个等同于0.1mm降水的电路导通脉冲，这样一来，降水量每达到0.1mm时，整个过程运行一次，采集器就会自动采集到一个0.1mm降水量数据并保存。当干簧管元件损坏，可能会连续发送信号，也可能会漏计，采集器获取的雨量数据就会出现异常偏大或偏小现象。遇此情况，运用万用表连接雨量传感器输出端，向传感器注入一定量的水，然后观察计数翻斗和万用表的变化，如果万用表出现多个信号或无任何信号，就可判断干簧管被损坏，需要更换新的干簧管即可恢复正常。

1.2 雨量传感器基点定位调节不准

由上述分析可知，采集器是通过雨量传感器的计量翻斗翻转产生信号记录降水量数据的，当观测到降水量数据为3mm时，正常情况下计量翻斗需要翻动30次，如果计量翻斗翻动次数大于或小于30次，那么获取的数据就会出現误差。可见计量翻斗翻动的次数正确与否直接影响雨量数据的准确性，造成计量翻斗转动异常可能是该翻斗基点定位螺钉之间的距离出现了问题，当距离越大，翻斗一次翻转所用的时间就会较长，翻转的次数相对较少，距离较小时，翻斗翻转一次用时较短，翻转的次数就多，因此获得的降水量观测数据就偏多，这种基点定位异常造成的误差通常属于自动气象站自身系统误差。遇此故障现象，一般采用旋转计量翻斗上的定位螺钉，一个定位螺钉旋转一圈差值约改变3%，旋转两个定位螺钉后差值可改变6%。当差值为-2%时，与实际降水量数据相比，雨量观测数据偏大，表明基点定位螺钉之间的距离偏小，计量翻斗转动次数多，这时往外旋转其中一个定位螺钉约三分之二圈，使两个基点定位螺钉之间的距离变大，这样就减少了翻斗翻转次数；当差值在+6%时，同时向里旋转两个定位螺钉约一圈，缩短两螺钉间距，增大翻斗翻转次数。每次调整螺钉间距后都要松开螺帽，确定该适宜位置并作标记，最后将螺帽拧紧。

1.3 自动气象站雨量传感器机械原因

雨量传感器上、下翻斗转动不畅会导致翻动速度较慢，这样一来以单位时间内计数翻斗翻动次数为雨量测量数据累计值就会出现误差，这也是降水量观测数据日常偏大的原因之一，属于自动气象站观测仪器机械性测量误差。在日常工作中，观测人员要注意做好雨量传感器清洁维护，定期清水清洗翻斗轴颈及宝石轴承孔处，更换损坏的翻斗轴或宝石轴承零部件。

2 雨量传感器设备保养不当误差及日常维护管理

自动气象站雨量传感器元器件对外界因素影响反应敏感，一旦受到干扰或破坏就会影响观测数据的正常收集、实时传输等，因此严格按照设备工作原理及构造进行操作维护至关重要。雨量传感器维护保养重点是翻斗机械构成部件，每月定期清理进出水管，清除过滤网上滞存的泥沙、小虫、棉絮等杂物，确保节流管畅通，翻斗灵活转动。冬季少雨季节，可在承水器上面加盖，但雨天到来前要及时去除。除外，还要定期检查和维护自动站供电通讯设备，检查电缆和传感器及采集器之间连接有无松动，检查电缆有没有出现老化、破损等。在季节转换时期，或者是其他的一些关键转折期，工作人员要依照相关技术要求检查传感器、电线等各种设备，保证设备安装及参数设置正常无误。

3 人为操作不当造成降水数据误差

随着新型自动气象站在气象台站的建成并投入使用，地面气象观测基本实现了自动化，降低了传统人工观测劳动量，但精密仪器及先进观测技术的应用同时也对观测业务人员工作能力提出了更高的要求，观测人员必须熟练掌握观测仪器工作原理及操作规范，严格遵守地面观测工作制度，否则极易因为操作不当造成观测数据异常。日常值班期间，做好自动气象站巡视工作，加强观测仪器设备运行监控，及时发现问题并处理，确保仪器设备正常运行，提高观测数据准确性、完整性。

4 结语

广东省珠海市斗门区气象观测站自建设并投入新型自动气象站以来，地面气象观测质量得到了很大的提高，为天气预报及其他气象服务提供了可靠的基础数据保障。斗门区气候温暖湿润，降水较多，夏季多暴雨、强对流天气，因此做好降水观测及预报对当地防灾减灾服务有重要现实意义。在实际地面气象观测业务中，要加强降水误差原因总结，不断学习观测相关知识，掌握业务技能，做好日常观测仪器设备维护管理，尽可能的避免和降低观测数据误差现象，确保数据准确、完整及实用，做好地方气象基础工作，更好、更全面服务到人民大众。

参考文献

[1]柴德美，田静，魏明，等.浅谈自动气象站降水误差原因分析及维护处理[J].科技与生活，2011（5）.

[2]冯娟，李吉云.自动站降水误差的原因分析和其处理方法[J].北京农业，2012（2）.

[3]吴彩霞，蒲利荣，高晓燕，等. 自动气象站降水误差原因分析[J]. 安徽农学通报，2009，15（12）.

作者简介

梁颖（1972-），女，汉族，广东省湛江市人，本科学历，助理工程师，从事综合气象观测工作。