称重式降水传感器与雨量器实测降水量对比分析

随着社会的发展和生活水平的提高，人们对天气预报和灾害性天气的预警能力的需求也日益增强。北方冬季降雪频繁，出现灾害性暴雪天气次数增多。实时监测雪情，为做好气象防灾、减灾提供有利依据已成为观测台站的一项重要任务。DSH1型称重式降水传感器增强了对固态降水自动连续观测能力，提高了观测资料密度和时效性，可为全社会应对重大冰雪灾害的应急保障能力提供快速、准确、动态的实时监测信息。

1所用实测降水数据及对比分析

1.1所用实测降水数据

2012年1月～ 4月、2012年10月～ 2013年4月，共11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从数据的完整性、可靠性、准确性三方面进行对比分析

数据的完整性。从实测记录看，无由于客观（如长时间停电或仪器故障）或人为原因造成的记录丢失或缺测；数据的可靠性。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56次降水过程中，只有一次人工观测降水量为0.1毫米，DSH1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。月一致率（%）=对比差值小于一致率范围的次数/有效总次数×100%，从实测数据统计出各月的一致率为：

从上表可看出有7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DSH1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4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。

数据的准确性：准确度的评估仅采用有降水时间段的资料（过程降水量≥0.1毫米），设X为参考标准降水量（人工雨量筒测量降水量），Xi为称重式传感器采集的累计量。

由图1可看出，共有45次过程降水量≤5.0毫米，有7次过程两者差值超过0.2毫米，占总次数的15.5%。差值小于0.2毫米占总次数84.5%，准确度较高。

由图2可看出，有11次过程降水量>5.0毫米，但只有一次两者降水量对比差值≤4%，其他两者降水量对比差值均超出了规定范围，称重式降水传感器采集的降水量较人工雨量筒观测降水量偏多5%～12%，只有一次为偏少16%（称重式降水传感器滞后，前期降水量未记录上）。分析原因：（1）因风场变形或其他因素导致20厘米口径的雨量器测得的降水量较实际降水量偏少10%～50%。称重式传感器相对于20厘米口径的雨量器测得的降水量更接近真实值。（2）分析称重式固态降水传感器测量数据偏少原因，可能为测量原理导致降水数据漏采样，数据采集上传时间滞后。

3结论

（1）固态降水使用20厘米口径的雨量器人工观测，存在时效性差、误差大等问题，难以适应气象预警服务的需求，称重式固态降水传感器具有测量准确、稳定性高、数据实时性强，可有效提高冬季降雪防灾减灾能力。（2）过程降水量≤5.0毫米时，20厘米口径雨量器测得的降水量与DSH1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。（3）由于观测方法与测量原理不同，两者存在着一定的差异，从数据分析看，称重式固态降水传感器采集的降水量较20厘米口径的雨量器测得的降水量偏多（过程降水量>5.0毫米，偏多5%～12%），更接近真实值。（4）在实际工作中，尤其在降雪前期，称重式降水传感器误差较大，对降雪有量时反应滞后，可能为漏采样或数据采集上传滞后。