新型自动站大型蒸发器自动测量值的误差分析

陈明++周天雄

摘 要：随着气象综合观测系统建设快速发展，全国地面气象观测站已经全部完成自动气象站的建设。自从新型自动站的安装试运行，经过半年时间的对比观测，我们发现大型蒸发器的自动测量值与人工实测值，有时候会出现较大的差值。我们记录了2013年10月至2014年6月每天蒸发量的自动测量值、人工测量值、风速、天气现象等，用人工测量的蒸发量作为参考值，观察和分析自动测量的蒸发量产生差值的原因，寻找可行的方法减小这些差值的产生，使WUSH-TV2型自动站大型蒸发器自动测量的蒸发量更加的准确。

关键词：新型自动站 大型蒸发器 自动测量 误差分析

中图分类号：P412.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0048-01

随着气象综合观测系统建设快速发展，全国地面气象观测站已经全部完成自动气象站的建设。2014年1月起，新型自动站正式投入运行，取消了人工观测，蒸发传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒架组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对标准蒸发器内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。并且配置了PT-100温度校准部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。通过超声波测距，连续采集到每分钟当前蒸发水位，当前后蒸发水位发生变化时，结合有降水现象时采集到的分钟降水量，综合计算出分钟蒸发量，并累计小时蒸发量和日蒸发量。

随着新型自动站投入业务试运行，各项仪器已经投入使用。其中蒸发传感器采用连通器原理和超声波测距原理，由测量探头、测量筒、蒸发桶、连通器、水圈、小百叶箱等组成。测量探头通过检测测量筒内超声波脉冲发射和返回的时间差来测量水位变化情况并转换成电信号输出。经过几个月的试运行，新型自动站大型蒸发器自动测量的蒸发量与人工实测值相比较，数值很接近，但是在有的降水天气和大风天气时，自动测量的蒸发量会出现偏大的情况。通过记录一段时间内每天蒸发量的自动测量值、人工测量值、风速、天气现象等，用人工观测的蒸发量作为参考值，观察和分析自动测量的蒸发量产生差值的原因，寻找可行的方法减小这些差值的产生，使新型自动站大型蒸发器自动测量的蒸发量更加的准确。

完整记录了2013年10月至2014年6月的每天大型蒸发量的人工实测值和自动测量值以及当日的总降水量，挑取大型蒸发量人工实测值和自动测量值的差值大于0.5，具有代表性的数天，详细记录当日每小时的蒸发量、每小时的降水量、小时内的最大风速。从记录中，可以看出在人工测量与自动测量差值较大的几天当中，好几天出现了风速较大并且持续时间较长的情况。根据以前人工观测的经验，在风速较大的情况下，蒸发量也会变大，但是10月2日12时至19时、10月15日04时至20时、11月10日04时至15时、11月24日13时至20时，这几段时间反应出大风天气对大型蒸发自动测量值造成明显的偏大。在另外的几天中也可以看出，能产生较大偏差的情况，除了出现在风速较大的时段，还出现在有连续的降水现象的同时。明显的就是2014年1～2月份的几天，基本出现全天连续性降水，按照以前的经验，如果出现全天连续降水，蒸发量一般都很小（以前在降水强度大的时候，大型蒸发器会采取加盖措施）。

在气温比较低的时期，大型蒸发器由于水面产生结冰，在结冰融化的时候，也会产生较大的测量误差。这是由于在气温低的时候，水面结冰致使测量水位失真，长时间水位也不会变化，测量值就变为0。而在气温上升的时候，水面结冰开始融化，又会导致蒸发测量水位发生跃变，从而使测量值产生较大的误差。

根据统计数据分析结果，在有大风天气和强降水天气现象时，到现场进行观查，通过数据的详细记录、现场的观察等方法，研究降水天气时，是风速大造成的，还是降水的直接影响。经过多次现场观查研究，总结出以下结论。

（1）强降水、强风时蒸发器内水面晃动比较厉害，虽然不会对总的蒸发水位产生影响，但是有可能会对分钟当前水位的测量产生影响，从而导致蒸发测量值偏大。

（2）强降水、强风使蒸发器内的水溅出，致使测量值偏大。

大风对蒸发自动测量的影响。当大风天气的时候，会造成水面晃动，形成虚假的蒸发量。新型自动站的大型蒸发器在设计时已经考虑了这个因素，所以通过连通器将蒸发桶与测量筒连接在一起，测量探头和测量筒安装在小百叶箱里面，这样就大大降低了大风天气造成的影响。在试运行的过程中，发现并不能将这些影响完全消除。

强降水对蒸发自动测量的影响。在已有的数据记录中，在强降水天气的时候，也容易出现蒸发量偏大的情况。一般在强降水过程中总是伴随着大风天气现象，既有大风对蒸发测量值造成影响，同时强降水、强风也会使蒸发器内的水溅出，致使测量值偏大。

其他原因也会造成大型蒸发自动测量值产生误差。

（1）大型蒸发器专用雨量筒与大型蒸发器本身安装的位置不同，口径不同，这会造成在降水过程中雨量采集的不一致，容易造成误差。

（2）在冬季气温较低的情况下，大型蒸发器内有部分水面或者全部结冰，也会影响大型蒸发器自动测量值。

（3）大型蒸发器本身的原因，测量筒测距探头安装检定校准很关键。蒸发器内水位高度过浅或过高、水圈内的水面过浅或过高都会对测量产生影响。蒸发器和连通管的渗漏也会对自动测量值产生影响。大型蒸发器要保持清洁，异物堵塞连通管也会对自动测量值产生影响。

参考文献

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