互助县自动站和人工站观测降水数值差异分析集

摘要：本文利用2008-2009年互助县自动站观测与人工站观测降水量的资料，对自动站与人工站观测数值差异情况做了对比分析，并就产生差异的原因进行了研究，以供参考。
关键词：自动站；人工站；降水量；差值分析；
Abstract: This paper use the 2008-2009 mutual aid county automatic weather station observations and artificial station, the observed precipitation data, he done a comparative analysis of automatic stations and artificial station, the observed numerical differences, and causes of the differences were studied for reference.Key words: automatic station; artificial station; precipitation; difference analysis
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引言：
降水量的多寡是影响农业生产的重要条件,降水量观测数据的准确性是指导农业生产的重要依据和保证长序列气象资料可用的重要保证,同时对于政府部门指挥和决策气象防灾减灾起到重要作用。
互助县气象局从2002年就实行自动站降水观测和人工站降水观测的双轨业务运行。由于自动站和人工站的降水观测仪器和设备上具有很大的差异、降水观测所用设备、观测方式和测量原理的不同，使观测值产生差异。
1．人工站降水与自动站降水的资料来源及对比

1.1互助基本站5月份-10月份人工站降水与自动站降水的资料

对比、分析。
自动站降水每天24小时定时观测，而人工站每天降水观测时为8时、14时、20时观测。自动站使用响应快、自动按翻斗次数来测量雨量的单翻斗雨量传感器。人工站使用有雨量筒和量杯组成的雨量器。自动站单翻斗雨量传感器和人工雨量器的安装在同一观测场相隔5m同一条线段的东西两点。
单翻斗雨量传感器降水通过承水器，在通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗反转，倒空斗里面的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每一次反转动作通过干簧管转成脉冲信号（1脉冲为0.1mm）传输到采集系统。人工站降水则通过人工量杯观测而得到降水。单翻斗雨量传感器是一分钟更新一次，一小时统计一次合计，而人工站降水只有8时、14时、20时（降水持续），降水停止可以在降水停止后立即观测（降水停止，而风比较大或气温比较高都容易使降水蒸发，所以应立即观测）。

1.2自动站降水和人工站降水对比分析时资料作了如下处理：

1.2.1如自动站降水有一时次缺测，则该天记录不做对比实验

1.2.2如降固体降水（如雪）该天对比记录也按缺测处理，不进行对比实验。

1.2.31月中的缺测记录大于5次，则平均值不做考虑。

由于互助县特殊的地理环境，地处海拔2480.0米的高原地区，自动站降水观测在互助台站只能在每年的5月-10月才能观测，但如在5-10月份（气温比较底）出现固体降水还是以人工站为主。

2.人工站降水与自动站降水的差异情况

针对人工站降水与自动站降水资料的对比差值统计。对比差值的
统计方法是：人工站降水减去自动站降水的降水差值。即Ai为第i时、日、月的人工降水量观测值，Bi为第i时、日、月的自动站降水量观测值，Xi第i时、日、月的降水量观测对比差值为：
Xi=Ai-Bi
两套观测仪器的有效次数 n为138次，则对比观测差值的平均值为：
Xi＝∑Xi／n
人工站降水与自动站降水的相对差值为：
N = (Ai-Bi)／Ai
经统计计算人工站与自动站降水N≤±0.07超出《地面气象观测要求》，人工站降水与自动站降水的超出正常范围4%。
降水范围

各降水的量级分析（X为降水量）有效样本数为138个
表1
由表1可以看出自动站降水大多要比人工站降水多，人工降水与自动降水平均在0～0.07之间，在规范准确度的偏差范围内；人工观测降水观测值与自动观测降水值
降水在0mm-3mm之间：人工降水与自动降水的误差为0.00%，人工降水与自动降水一致的为55.4%，人工降水比自动降水大于的占2

6.6%，人工降水比自动降水小于的占20.0%。

降水在3mm-6mm之间：人工降水与自动降水的误差为0.01%，且自动站降水大多要比人工站降水偏高。人工站降水与自动站降水的一致率降低，人工降水比自动降水大于的占8.3%，的人工降水比自动降水小于的占6

2.5%。

降水在6mm-9mm之间：人工降水与自动降水的误差为0.12%，且自动站降水大多要比人工站降水偏高。人工站降水与自动站降水的一致率降低，人工降水比自动降水大于的占1

1.8%，的人工降水比自动降水小于的占70.6%。

降水在9mm-12mm之间：人工降水与自动降水的误差为0.19%，且自动站降水大多要比人工站降水偏高。人工站降水与自动站降水的一致率为14.2%，人工降水比自动降水大于的占1

3.3%，的人工降水比自动降水小于的占60.0%。

降水在12mm以上：人工降水与自动降水的误差为0.69%，且自动站降水大多要比人工站降水偏高。人工站降水与自动站降水的一致率低，人工降水与自动降水小于的占60%-70%以上。
3．人工降水量观测仪器和自动站降水差异原因分析
从上表可以看出，在资料比较完整时，随降水量的增大，自动站降水量比人工站明显降水量偏多，由此可以看出自动站和人工站降水的差异比较显明，其造成它们差异的具体原因分析如下：
3.1两种仪

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器本身的差异
人工站使用有雨量筒和量杯组成的雨量器。自动站使用响应快、自动按翻斗次数来测量雨量的单翻斗雨量传感器。人工站与自动站的观测，无论是所使用设备、测量原理、精确度、观测方法等方面都有很大的差别。

3.2观测时间不一至引起的差异

而人工站降水只有8时、14时、20时（如降水持续）观测时45分才能观测，如降水停止可以在降水停止后立即观测；自动降水雨量器是一分钟更新一次，一小时统计一次合计。这样使得各自对降水的观测必然会有差异，特别是降水小而持续，气温高，容易是降水蒸发。

3.3精度不同引起的差异

人工站降水从储水瓶中在倒入量杯量取，这由于人的视线也会造成一定的误差。但当降水强度大时，自动站降水翻斗流入一定量的雨水后，翻斗反转，倒空斗里面的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每一次反转动作通过干簧管转成脉冲信号（1脉冲为0.1mm）传输到采集系统，这样会造成降水在翻斗翻时的降水意外漏出，使降水偏小。
3.4自动站降水量观测中在无降水的情况下有误观测的情况，尤其互助夜间不守班，所以造成降水量的百分误差偏大。

4.结论与探讨：

人工站降水与自动站降水之间的差异是客观存在的。产生它们差异的主要原因有以下三点：
4.1人工站降水的观测与自动站降水的观测两套系统的观测原理和数据采集方式不同，本身就存在系统误差。
4.2观测时间上人工站从正点前45分钟开始逐项观测，而自动站观测项目统一在正点采集据，两种系统之间存在观测上的时间差异；

4.3观测仪器本身就存在误差。

5.结语
通过对互助人工站和自动站降水的观测和对比分析，得出如下结论：
（1）当降水量大于1mm时，人工降水比自动站降水明显偏少，偏少在0%-7%之间，自动站观测值大于人工站观测值占大部分观测对比样本，人工站降水与自动站降水一致或小于的比例比较低。
（2）人工站降水观测和自动站降水观测，有其各自的观测原理、精度要求、统计方法。观测时间。观测时间的差异、观测数据采集方式的不同和人为因素的影响是造成降水量对比观测差异的主要原因。
参考文献
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。