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翻斗式雨量计的应用及误差分析

发布时间:2020-12-23 08:42 人气: 来源:仁科风速风向传感器
随着雨量计的发展,地面观测系统逐渐由过去的人工监测为主向自动观测不断转变,地面观测数据的准确性也随之不断提高。雨量计大面积应用,导致观测数据密度增加,很好的满足了科学研究以及天气预报的精细化需求,也大大减轻了观测人员的劳动强度。
目前国内气象站用于观测降水量的仪器从人工到自动,主要有人工观测雨量计,翻斗式雨量计、虹吸式雨量计、称重式雨量计等四种。由于各种降水量观测设备的检测方式及工作原理不尽相同,导致测得的降水量也有很大差异。
在以上四种常用的雨量计中,翻斗式雨量计可以说是很具有代表性的一款设备,接下来本文将以翻斗式雨量计为例,讲解降水强度和测量方式产生的误差、仪器设备安装和维护不当产生的误差和自然条件产生的误差等三方面,分析雨量计产生误差的原因,以及分析数据异常的处理方法。
翻斗式雨量计
翻斗式雨量计的原理主要由雨水从最上端的承雨口进入承水器,落入引水漏斗,经漏斗口流入翻斗,当积水量达到一定高度(比如0.1毫米)时,翻斗失去平衡翻倒;将水倒出,随着降雨持续,将使翻斗左右翻转,接触开关将翻斗翻转次数变成电信号,送到记录器,在累积计数器和自记钟上读出降水资料,如此往复即可将降雨过程测量下来。
雨量计三种常见的误差
一、降水强度和测量方式产生的误差
翻斗式雨量计通过翻斗次数来计量降雨量,但是降水强度突然变大时,由于翻斗工作需要反应时间,致使另一翻斗盛满水还未来及翻动,造成计量误差,由此产生的计量误差与雨强呈正相关。
针对降水强度大时误差大的线性关系,经过认真分析,其原因可能是由于当降雨强度大时,流入计量翻斗的水速会非常快,导致计量翻斗在一次翻转过程中,水未流尽时,又有雨水流入计量翻斗,使得计量翻斗回到原位,这样流入计量翻斗的雨量就小于0.1毫米,导致翻斗式雨量计计量的水量大于实际降水量。并且由于水未排尽,计量翻斗的水量很快又达到相当雨量0.1mm以致再次翻动形成连跳现象,从而产生误差。根据翻斗式雨量计的测量标准,这种情况产生的误差一般在4%允许范围内。
二、仪器设备安装和维护不当产生的误差
通过各种雨量计数据的对比发现,如果翻斗螺母松动时翻斗式测量的数值明显偏大,甚至超过4%的允许范围,数据不可用。相反由于转轴的摩擦,以及翻斗沾水或泥沙的影响都会阻碍翻斗翻动,造成数值偏小。
这种误差是不可避免的,因此我们除了定期对设备进行维修之外,降水之后也要对数据进行归纳分析,得出误差出现的原因,及时调整,以保证下次数据的可用性。
三、自然条件产生的误差
自然环境产生的误差就显得比较无奈,降水在空间的分布是不均匀的,各种雨量测量仪器在观测场内的摆放也有一定的距离,当降水出现明显不均匀时,各雨量计的测量结果也会出现不一致的现象。
在现代生活中,雨量计作为监测雨水多的主要仪器,在气象、农业、水利等行业发挥着重要作用,同时雨量计也会因为天气、设备自身、日常维护等各方面原因,引起数值测量的误差,为了能够获得精确地数值,我们在使用设备时,一定要将这些问题重视起来。
 

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