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普通雨量器降水量观测误差分析

发布时间:2019-10-18所属分类:科技论文浏览:1

摘 要:衡量自然界水循环动态平衡的一个重要数据就是降水量,降水量来自于大自然,直接反映了水资源的变化。而在测量降水量的时候运用最为普遍的工具就是普通雨量器,普通雨量器通过记录单位空间与单位时间内固体以及液体降水的总和来反映一般降水情况,为调

  摘 要:衡量自然界水循环动态平衡的一个重要数据就是降水量,降水量来自于大自然,直接反映了水资源的变化。而在测量降水量的时候运用最为普遍的工具就是普通雨量器,普通雨量器通过记录单位空间与单位时间内固体以及液体降水的总和来反映一般降水情况,为调查研究与农业生产等提供数据。但在实际操作中,普通雨量器囿于种种条件限制,往往也会存在一定的误差,如何消除这些误差使测量结果更为科学准确,也是相关工作者要思考的问题。

普通雨量器降水量观测误差分析

  关键词:普通雨量器;降雨量;观测误差

  普通雨量器的应用历史悠久,由于结构简单、使用门槛低、适应环境多,它也被广泛应用于世界各地的降水测量中。普通雨量器主要是用降水测量杯将单位面积的降水收集起来,但是也由于它的结构过于简单,在使用中能影响测量结果的因素也比较多,诸如风力、蒸发、以及仪器自身的情况都会使测量结果产生不同。

  1普通雨量器在使用时会出现误差的原因

  1.1普通雨量器自身部件出现的问题

  “湿润误差”是普通雨量器在使用时最常出现的误差之一,它是指雨量器的内壁以及承受器对降雨的吸附造成的数据偏差,其中也包括"挂壁现象”,在湿润误差的影响下,测量所得数据和实际数据比会偏小。而造成这种现象的主要是外部原因,和人为因素关系比较小,因为在真正的测量现场,很少会发生器具安装错位,设备调试不合格的现象。但是另一方面,不同材质、不同构造的雨量器对降水的吸附量都不相同,而且由于在不同的地区,当地风速大小、空气湿度高低、气温冷暖差异等都不同,所以不同地区在实际测量降水量时会产生的偏差也有大有小。一般来说,在距离地面高度一定的情况下,普通雨量器所得数据和器口高低呈负向相关。

  1.2工作人员非正当操作引起的误差

  和湿润误差不同,造成这种误差的主要原因就是工作人员自身的问题。虽然雨量器材质各有不同,但总的来说还是以玻璃为主,玻璃表面光滑,但液体流经玻璃时仍然会有少部分残存在玻璃壁上。我们可以看到,在测量人员第一次从储水瓶中倒出所收集的降水之后,玻璃瓶内已经不可见剩余液体,但只需要静止一会儿,量完之后还是会有少量液体流出。这就要求工作人员在测量时不能一味追求速度,要尽量将动作放慢,这样不仅可以减少玻璃内壁对降水的吸附,也可以避免在转移所收集的降水时将其溅到仪器外,能够使数据更加地合理。另外往往被人们忽视的一个原因就是在工作人员记录观测到的降水量时,也可能会存在因认知不同而产生的误差。降水记录的相关规定中同样遵循四舍五入原则,但是由于一天各个时间段降水不同,在对这些数据进行汇总时就很有可能会出现每一项数据误差都很小,但数据相加的总和与实际降水量差异巨大。还有就是冬季室内外温差较大,普通雨量器从室外到市内自身也会产生水珠,在测量时要将这种因素考虑在内,尽量减小误差。

  1.3动力因素所引起的误差

  动力因素所指的主要因素就是风,由于降水从天空落到陆地要经历很长的距离,风这个不稳定因素的存在会使雨雪在下落过程中产生偏移,最终使一部分的固态降水或者液态降水落到雨量器之外。而由于单位质量下雪的体积会大于同质量的雨,所以风力因素对降雪测量的影响更大。需要注意的是无论空中风俗为多大,地面的风速总是为零的,所以在不考虑其他情况干扰的情况下,地面所捕捉到的降水量最为接近实际降水量。

  2减小普通雨量器测量误差的有效方法

  2.1减少蒸发因素对测量结果的影响

  造成蒸发误差的原因是多方面的,降雨测量站点的地理位置、当地的气候条件、测量仪器自身的材质和结构等都会对其产生影响。当然,造成蒸发误差的主要原因还是从降水停止到测量时刻、或者同一场降水中间暂时停止降水的暂隔期中,出现的降水自然蒸发现象。根据现有情况来看,蒸发误差占年降水量比在5%左右。为了减小蒸发的影响,也要从多个角度入手,要使普通雨量器材质更为光滑,也要加快工作效率,降雨一旦停止马上取回雨量器进行测量,以免造成降水量损失。

  2.2尽量减少风力因素造成的降水测量误差

  动力因素对普通雨量器的使用造成的影响是相对来说巨大的,在降雨观测中主要会造成差距的就是风速大小以及雨滴体积的差异。上文也已经提到,无论是固体降水还是液体降水,随着风速的增大,在下落过程中被吹走的量也会越来越大。针对这种情况,提出的合理解决建议就是尽量避免将雨量器安装在过于空旷、受风力影响较大的地区,以及周围都是高大建筑物阻碍降水正常下落的地区。一般来说,风的大小与高度正相关,所以雨量器安置得越高,雨量器内所收集的降水量也就会越少,这也就是说相关工作人员应该在条件允许的情况下尽量降低雨量器器口高度。但是也不能太低,通行的标准是雨量器器口一定要高于雨水在地面上能溅起的高度,避免造成更大误差。根据《降水量观察规范》,普通雨量器的同一高度为70厘米。除此之外,要想降低风力因素影响的另一个行之有效的方法就是在雨量器上安装防风罩,不过这种操作会增大测量成本,在实际测量中可以根据实际情况考虑是否应该安装。

  2.3做好基础准备,保证普通雨量器的正确使用以及清洁卫生

  测量降水量也是地理科学门下的一项工作,对设备的条件要求很高,所以需要注意的一点就是,在使用普通雨量器之前一定要确保雨量器是可以正常使用的,本身不存在问题。还有就是在使用前要保证雨量器的清洁,要用清水彻底洗净并风干,且工作人员要注意在使用过程中绝对不能用手指触碰容器,避免手上的油污影响测量结果。与此同时,也一定要注意对雨量器的检查与维修,挑选合适的配件,并在必要时对其进行更换。

  3 结论

  文中所提到的误差都属于负向误差,也就是测量结果会低于实际降水量。一般来说,最难以把握且会产生最大影响的因素就是动力误差,在测量过程中,应该通过合理的器具使用尽量减小这种误差。也要注意严格对测量人员的要求,争取不让人为因素影响降水测量。但是也要知道,误差使不可能被完全消除的,所以只要根据我国现行的《降雨量观测规范》,将测量误差控制在合理范围之内,普通雨量器提供的数据就是科学而有效的。

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