称重与人工观测降水量的差异

为了更好地使用降水观测数据,对引起称重观测和人工观测的差异原因进行分析,选取北京市15个国家级地面观测站2012年11月—2014年1月称重式降水传感器与人工观测降水量业务资料,探讨称重观测与人工观测累积降水量的差异,并细化为对固态降水和液态降水两种降水类型进行相关性研究。结果表明:称重观测与人工观测日降水量相关系数为0.9990, 88.0%的对比次数中, 两者日降水量差值满足业务要求;在出现固态降水时,称重观测较人工观测降水量偏大,在出现液态降水时,称重观测较人工观测降水量偏小;两者在日降水量等级判断差异较小,小量降水时称重观测的能力较优;防风圈可显著提高称重观测固态降水的捕捉率,而称重观测内筒蒸发对夏季降水测量有一定影响。     

称重式降水传感器测雨性能分析

为更好地利用降水观测数据,充分发挥新型探测设备建设效益,选取海东市5个国家级地面观测站2016年6—9月份称重式降水传感器与翻斗观测降水量业务资料,探讨称重观测与翻斗观测降水量的差异,并进行相关性研究。结果表明:小时降雨量分析中,翻斗与称重观测方式对降雨判断的差异较小,出现差异时小时降水量介于零星降雨和小雨之间;称重观测与翻斗观测日降水量相关系数为0.9918,称重式观测比翻斗观测的日降雨量平均偏小0.54mm,均方根误差为1.22mm,56.3%的对比次数中,两者日降水量差值满足业务要求;两者在日降水量等级判断差异较小,在有明显降水时,称重式与翻斗在降水量等级上的差别很小。     

DSC2型称重式降水传感器典型故障维修

称重式降水传感器已经在全国地面观测站中广泛应用,承担着冬季降水量的观测任务,为冬季降水量预报和服务提供观测资料。北京市气象局目前使用的126套称重降水传感器中,DSC2型称重式降水传感器占90%。本文根据对DSC2型称重式降水传感器的研究,重点介绍了其基本原理和数据质控算法,并针对其在实际运行中出现的两类常见故障进行分析,介绍对应的判断方法与解决思路,最后提出DSC2称重式降水传感器日常维护注意事项,以减少相关设备发生故障。     

称重式降水传感器观测数据对比分析

通过对2012-08-31-09-02西安一次强降水过程的降水量进行自动化连续观测和数据采集,采用数理统计的方法．以双翻斗降水传感器为参照,对无锡、华云、天津生产的三种称重式降水传感器捕获到的降水开始时间、结束时间、分钟及小时累计降水量等数据进行统计与分析。结果表明：三种称重式降水传感器的最大测量误差均达到技术规格要求;由于设备差异,四种降水传感器在第一次及最后一次捕获到降水的时间上存在约10min时间先后差异。指出各传感器在采集数据的完整性与准确性等方面的差异,为称重式降水传感器的应用与选型提供参考。     

春夏季DSH1与SL3 1型降水传感器数据比较

为掌握称重式降水传感器的液态降水观测性能,推进降水自动化观测进程,按照降水过程强弱,依照北京市观象台2011年春夏季降水观测数据的统计结果,对DSH1型称重式降水传感器与业务用SL3 1型双翻斗雨量传感器进行比较分析。结果表明：以SL3 1型双翻斗雨量传感器为参照,DSH1型称重式降水传感器的观测数据基本可靠,在小雨过程中,两种型号传感器的观测数据有较好一致性;在中雨及大雨过程中,DSH1型称重式传感器与SL3 1型双翻斗雨量传感器还有一定的差异,有待于进一步试验与研究。试验过程中,DSH1型称重式传感器曾有故障出现,仪器可靠性有待提高。     

DSC2型称重式降水传感器测雨性能的分析

为更有效地利用降雨观测数据,充分发挥新型探测设备建设效益,文章对DS(2型称重降水传感器的测雨性能进行分析评估,选取北京市13个国家级地面气象观测站在2013年4—10月,称重式降水传感器与人工、翻斗观测降雨量的业务观测资料,分析称重与人工和翻斗观测在降雨总量、日降雨量等方面的差异。结果表明:在选取样本中,12个台站的总降雨量误差符合现行业务要求,三种测量在日降雨量等级判断方面基本一致。称重比人工观测的日降雨量平均偏小0.13 mm,日降雨量相关系数为0.9968,对应地,称重比翻斗观测的结果平均偏小0.17 mm,日降雨量相关系数为0.9983。     

区域站HY3000采集器挂接DSC1B型称重式降水传感器实例分析

由于华云六要素区域站没有固态降水设备,为了实现降水的全天候观测需要对它进行改造,增加称重式降水传感器。通过正确的安装、连接、口令调试等步骤,完成了无锡DSC1B型称重式降水传感器挂接到HY3000采集器上,实现了不同厂家仪器设备的融合。     

称重传感器观测降水量误差分析

利用索伦、锡林浩特、满洲里等9个气象观测站2011年12月—2012年4月人工观测和称重式降水量计观测数据,分析对比这两种观测方式所形成的差值和降水感应一致性等问题。结果表明:有85.0%的测量差值≤±0.2mm,有62.5%的称重测量值大于等于人工测量值,表明人工观测值一般比称重测量值小。总体上这两种观测方式所形成差值的平均标准差与平均值偏离不大,从目前技术和观测条件看,这种差值的产生是不可避免的,其中仪器安装、仪器自身设计、风速、雨夹雪天气等是造成称重降水与人工定时降水测量差值较大的主要原因。     

称重雨量数据处理卡尔曼滤波应用

降雨量的测量,目前业务上应用较为广泛的是翻斗式雨量计,它只能测降雨,对于冰雹、降雪等固态降水的测量采用人工观测为主,称重式雨量计与翻斗式雨量计相比,其优势在于能实现所有类型降水的全天候自动化观测。本研究随机选择了一天无降水数据确定了滤波参数Q和R(过程噪声方差和观测噪声方差),根据确定的滤波参数,随机选择了无降水(2016年4月3日)和有降水(2015年7月21日、2015年8月7日)日采用卡尔曼滤波,并结合翻斗雨量传感器数据进行验证,结果表明,本研究确定的滤波参数采用卡尔曼滤波后能够有效去除称重雨量中的噪声,使滤波后的曲线变得平稳光滑,减小了数据的抖动频率和误差。     

DSC2型称重式降水传感器存在的典型问题

整理DSC2型称重式降水传感器在业务运行中出现的问题,对DSC2型称重式降水传感器存在的采集器连接、量筒内壁粘雪、小雨时的缺测等问题进行分析。提出提高DSC2型称重式降水传感器运行稳定性的方法,提升其监测的准确性、时效性;提高观测数据的可用性的相应建议。     

雨滴谱降水现象仪综合测试系统设计

针对目前国内对雨滴谱降水现象自动观测仪常用标定方法存在的问题:只能模拟一种标准的粒子直径和速度;可以测量粒子的直径但是不能准确测量粒子的速度;只能模拟直径较小的粒子;仅能模拟球状降水粒子无法模拟其他形状的降水粒子;无法涵盖各种类型降水的粒子直径和速度等等。根据气象业务需求,本文从模拟降水粒子设计依据、雨滴谱降水现象仪综合测试系统构成、降水粒子直径与下落速度模拟测量方法和测量精度等诸方面详细阐述一种新型的雨滴谱降水现象仪综合测试系统,并通过对涵盖多种类型降水的不同直径和速度的粒子进行模拟试验,检测其测量的精确性,为国内对雨滴谱降水现象自动观测仪的标定和检测提供一定的借鉴和参考。     

降水测量对比试验及其主要结果

为了实现国内固态降水测量的自动化,同时了解我国降水测量与国际标准仪器DIFR间降水测量的差异,2006年中国气象局在大西沟、长春、通河气象站进行了为期近1年的降水测量对比试验。分别针对固态和液态降水分析了我国台站长期使用的普通雨量器的捕捉率大小及其与风速的简要关系、不同安装方式的雨量器间的防风效果。根据降水捕捉率及观测过程中的实际状况,对参加对比试验的7种自动化雨量计进行了性能分析,为业务上完全实现降水自动化观测而提供依据及建议。     

商丘相当暴雨日数的气候特征

利用商丘1961--2005年6-8月的逐日降水资料和总降水量资料，分析了相当暴雨日数与总降水量及降水等级的相关性，结果表明：相当暴雨日数概念的引入可以把汛期总降水量中暴雨过程降水与非暴雨过程降水分开；相当暴雨目数是一个气候统计量，其年际变率比总降水量更显著；与降水等级比较，相当暴雨日数与总降水量的相关性更好，且有利于研究形成汛期洪涝灾害的暴雨过程特征。     

商丘相当暴雨日数的气候特征

利用商丘1961-2005年6-8月的逐日降水资料和总降水量资料,分析了相当暴雨日数与总降水量及降水等级的相关性,结果表明:相当暴雨日数概念的引入可以把汛期总降水量中暴雨过程降水与非暴雨过程降水分开;相当暴雨日数是一个气候统计量,其年际变率比总降水量更显著;与降水等级比较,相当暴雨日数与总降水量的相关性更好,且有利于研究形成汛期洪涝灾害的暴雨过程特征。     

我国Ka频段降水测量雷达机载校飞试验结果

2010年6—10月在天津与江苏地区开展了国内首次Ku/Ka频段星载降水测量雷达机载校飞试验。此次校飞试验获得了宝贵的机载雷达观测数据和地面、海面同步观测数据,目前已开展了外定标、数据对比与衰减订正等工作。该文给出了天津校飞试验中Ka频段降水测量雷达实测结果,对Ka频段降水测量雷达资料与天津地区S波段地基多普勒雷达资料进行了详细的对比分析,有利于更好地了解Ka频段降水测量雷达仪器本身的性能及其探测降水的能力;利用由GPS探空资料、地基多通道微波辐射计观测亮温结合微波辐射传输模式得到的雷达路径积分衰减量,对Ka频段降水测量雷达进行了衰减订正,为继续开展降水反演工作奠定了基础。     

DSG5型降水天气现象仪观测数据分析与应用

目前DSG5型降水天气现象仪已在国内台站大量列装,观测记录了许多宝贵的资料。本文通过一次降水天气过程,分析了DSG5型降水天气现象仪的数据结构、内容及其在业务中的应用。发现:DSG5型降水天气现象仪记录的降水天气现象与人工观测基本一致,但记录的降水开始时间比实际滞后,结束时间比实际提前,一些微弱降水没有记录;利用观测的雨滴谱数据可以揭示降水过程的细微结构和演变特征,加深对降水过程的认识,为处理地面观测中出现的降水量与天气现象矛盾等问题提供观测依据;本次降水过程中雨滴数和雨滴尺度谱存在明显的时间变化。较多的是直径0.3mm左右的小雨滴,但对降水强度影响比较大的是直径大于1mm的雨滴,且伴随着大于1mm雨滴增加,雨滴尺度谱加宽,地面降水显著增强。     

闪电和固、液态降水关系差异的数值模拟

为了进一步认识闪电和固、液态降水的关系,本文利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,通过设置敏感性试验组,模拟了一次雷暴过程,分析雷暴中闪电和降水的特征,以及闪电和固、液态降水对垂直风速的依赖关系,探讨闪电与固、液态降水的时空分布关系和单次闪电表征的降水量(RPF:rainyields per flash)。结果表明:对流云降水中,液态降水占主要部分,但固态降水比液态降水对于垂直风速的依赖性更强。随着对流的增强,固态降水在总降水中占的比重越来越大。首次放电时间不断提前,闪电峰值落后垂直风速峰值,总闪数一开始随对流的增强而增加,对流一旦增强到一定程度,总闪数则逐渐减小。固态降水和液态降水的开始时间和峰值时间均随着对流的增强而不断提前,而液态降水出现时间和峰值时间均提前于固态降水。雷暴云首次放电的时间滞后于液态降水,而闪电峰值提前固态降水峰值或与固态降水峰值同时产生。雷暴云中的放电活动集中在强降水区域前缘的较弱降水区,强降水区对应的闪电较少,对流的增强会使降水区域面积、降水量和降水强度增加。由于液态降水总量远大于固态降水总量,固、液态RPF的数值相差达到一个量级,但单位时间内固态降水和液态降水增加的速率相近。在单位时间内闪电次数越多,RPF则越小,而固态RPF和闪电次数的线性相关性明显好于液态RPF,所以利用固态降水可以更好地预报闪电。这些结果有助于进一步认识闪电和降水的关系,并可为闪电预报提供新的思路。     

雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合估算降水量

为了提高区域降水量观测的空间分辨率, 提出了雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合校准法。首先, 利用粒子激光探测仪观测到的滴谱资料建立实时的Z-I关系, 然后, 利用变分法对同时有雷达回波和雨量计资料的点的实测校准因子进行校准, 获得最优校准因子分析场, 最后, 对有雨量计的点取雨量计实际观测值, 没有雨量计的点利用最优校准因子分析场估算降水。利用此方法对辽宁省2007年5月15日一次天气过程进行降水量估算, 结果表明: 雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合校准法结合了雨量站观测资料单点精度高和雷达资料时空分辨率高的优点, 提高了降水量的估算精度, 更好地反映了降水的空间分布。     

流域洪涝指数方法研究

应用降水产生流量过程线的变化原理 ,研究了一个考虑前期影响雨量的设计洪涝面雨量计算方法。然后复核水位与设计洪涝面雨量的关系，确定出各级洪涝指数的设计洪涝面雨量的大小。