四种雨量计观测降水量的对比及相关性.doc

 do i: 10. 3969 / j. issn. 1007 - 6190. 2009. 05. 019 四种雨量计观测降水量的对比及相关性 赵晓利 , 刘厚智 , 翁炜霖 (广州气象卫星地面站 , 广东广州 510640 ) 摘 要 : 利用广州国家气候观象台 2007 年全年 4 种雨量计的降水资料 ,分析定时降水量与自动观 测降水量之间的相关性 ,比较不同仪器之间的差异 ,探讨仪器的稳定性 。结果表明 : 自动观测降水量与 定时降水量以及各仪器所录降水量之间 ,都存在非常好的线性相关性 ,相关系数都在 0. 998 2以上 ;探测 仪器稳定可靠 ,满足气象站技术性能要求 。 关键词 :大气探测 ;降水量差值 ;雨量计 中图分类号 : P41 文献标识码 : B 文章编号 : 1007 - 6190 ( 2009 ) 05 - 0049 - 03 自 2000年以来 ,全国气象台站已基本普及地面自动 气象观测系统 (以下简称“自动站 ”) ,逐渐用自动站采集 数据取代以往的人工观测 ,在时间上达到无缝隙的观测 。 但自动雨量计与人工雨量器观测降雨量之间存在差异 , 而且不同采集方式造成的误差也不同 。自动仪器的稳定 性如何 ,所测降水量与定时降水量有何差别 ,实际中如何 应用这些数据都是人们关心的 。自动站采集的数据与人 工采集数据之间的相关性和差异性 ,是重点研究的问题 。 本文利用广州国家气候观象台 2007 年虹吸雨量计 ,单翻 斗 、双翻斗自动雨量传感器观测的降水量 ,与定时降水量 分别进行比较 ,分析其中的相关性与差异 ,从而在资料的 使用过程中 ,对选择不同的仪器所测得降水量提供参考 。 1 降水量的观测与记录方式 降水量的观测分为人工与自动 2种方式 ,都是以 1 d 的合计量为一个采样 。人工方式是人为使用专用量杯记 录雨量器中的降水量 (即定时雨量 ) ; 自动方式分为雨量 传感器观测降水量和虹吸式雨量计观测降水量 (需要人 工进行雨量自记纸的更换 ) 2 种 (表 1 ) 。降水量有几种 记录方式 :人工观测 ,当无降水时 ,降水量记为 0 ,当降水 量 0105 mm 时 ,用微量表示 ,记为 010;翻斗式雨量计观 测时 ,无降水和降水量 011 mm 时均用 0 表示 [ 1 ] ; 虹吸 式雨量计观测的原理上是可以记录 011 mm 的降水量 , 但往往做不到 。 表 1 各种雨量仪器属性参数 [ 1 - 7 ] 承水口面积 / cm2 适用雨强 / (mm ·m in - 1 ) 雨量仪器 安装高度 / cm 时间分辨率 /m in 观测方式 虹吸雨量计 单翻斗雨量计 双翻斗雨量计 定时雨量计 120 70 70 70 314 200 314 314 10 1 1 360 不受限制 0 ～4 0 ～4 不受限制 自动 (需人工维护 ) 自动观测 自动观测 人工量取 2 不同雨量计观测的降水量相关性与降水量差值 2. 1 相关性 2007年全年广州降水天数 161 d,本文选用其中都出 现降水量 ≥011 mm / d的降水资料 ,共 121 个 ( d) 样本进 行分析 。3种雨量计所录得降水量与人工定时雨量的数 据存在很好的相关性 , 而且各雨量计之间的相关性也非 常好 (表 2) 。由于各雨量计的原理及探测手段不同 , 各 种降水量必然存在差异 [ 2 ] 。分析显示 ,有些采样日的采样 结果相关性不太好 ,特别是双翻斗雨量计所测结果与各个 雨量计录得降水量之间存在一些差异较大的采样日 。 表 2 定时雨量与各雨量计录得降水量之间的相关系数 R 2 2. 2 差值比较 按 气 象 站 技 术 性 能 要 求 , 当 降 水 雨 强 测 量 范 围 为 0～4 mm /m in,或累计降水量 ≤10 mm 时 ,与实测降水量 的差值必须 014 mm; 累计降水量 10 mm 时要求差值 必须 4 % ,超过技术要求时要校准仪器 。用定时雨量作 为实测降水量 ,将全年 121 d样本 3种雨量计所测降水量 与定时降水量进行差值分析 [ 1 ] 。 除个别点外 , 90 %的 3 种雨量计测得雨量与定时雨 量的差值都在 - 014 ～014 mm , 其中虹吸雨量计波动最 小 ,其次为单 、双翻斗雨量计 (图 1 ) 。在全部 78 场小雨 当中 ,虹吸雨量计有 6 次超过技术要求 ,单 、双翻斗雨量 计分别有 7、9次 。降水差值百分率在 - 4 % ～4 %的采样 点占绝大多数 (图 2) ,波动最小的仍是虹吸雨量计 ,其次 为单 、双翻斗雨量计 。在 43场中雨到大暴雨的降水采样 日中 ,虹吸雨量计只有 1 次超过技术要求 ,而单