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1、 降 水 测 量（雨量）气象探测中心地面观测室 2011.6.15气象探测中心 Meteorological Observation Center概述 介绍众所周知的在地面站测量降水的方法。 代表性在降水测量中是特别尖锐的问题。 降水测量对仪器的安置、风和地形等都非常敏感，而描述测量环境历史沿革 的资料对降水资料的用户是至为重要的。 如果在站网中使用相同的雨量器和相同的场地标准，那么，对降水资料的分 析就会变得更容易和更可靠。这一点在设计站网时应当是主要的考虑因素。 定义 降水是从云中降落或从大气沉降到地面的液态或固态的水汽凝结物。 包括：雨、雹、雪、露、雾凇、白霜和雾降水。在一段时间内降落到
2、地面的 降水总量，用降水所覆盖的水平地表面的垂直深度来表示（固态降水用水的 当量），降雪也可用覆盖在平坦水平表面上的新雪深度来表示。气象探测中心 Meteorological Observation Center单位和标尺 降水的单位是长度单位。对液态降水通常以毫米为单位。日降水量应当读到 0.2mm，最好读到0.1mm。周和月的降水总量，至少应精确到1mm。日降水 量的测量应定时进行。少于0.2mm的降水通常作为微量降水。降水率的单位 用单位时间内的长度表示，通常为mm.hr-1。 降雪测量以厘米及其十分位为单位，读到0.2cm。少于0.2cm的降雪通常作为 微量降雪。每日地面雪深的测量读到
3、厘米的整数位。 气象要求 降水测量的准确度、范围和分辨率提出了要求，并规定5%为可达到的准确度 （置信度为95%）。 就天气和气候应用来说，一般观测时次是每小时、每3小时和每日。对于某些 应用，要在非常短的时间去测量非常强的降水速率，就要求非常大的时间分 辨率。对于某些应用，可使用观测间隔为数周和数月的储水式雨量器。气象探测中心 Meteorological Observation Center 降水的测量方法 仪器 雨量器是测量降水最常用的仪器，通常是一个有垂直周边的开口 承水器，承水器为正圆筒，如主要用来测雨，需用一个漏斗与之 连接。各个国家所使用雨量器受水口的形状、尺寸以及雨量筒高 度，
4、各不相同，因此，其测量值不具有严格的可比性。对收集到 的降水要进行体积或重量测量，重量测量特别适合于固体降水。 雨量器受水口离地面的高度可在规定的高度中选取一种，也可与 周围地表齐平。受水口应安置在预计的最大积雪深度之上，同时 还应在地面反溅水可能到达的高度之上。对固体降水测量，受水 口要高出地面，并在周围设置人工防风圈。 降水测量对仪器的安置，特别是对风非常敏感。讨论雨量器的安 置问题，讨论雨量器测量降水的误差和可用的修正。气象探测中心 Meteorological Observation Center 降水的点测量结果是进行区域分析的基本数据 源。然而，即使在某一点上最好的降水测量也 只能
5、代表一个有限的区域，这个区域的大小是 资料累积期的长短、该区域自然地理的均匀性 、当地的地形以及产生降水的过程等的函数。 用雷达和近年用卫星来定性和定量确定降水的 空间分布。原理上，把三种区域性降水资料适 当地综合成国家降水网络（自动雨量器、雷达 和卫星），有望给使用大范围降水资料的用户 提供足够精确的业务区域降水估计。 检测降水与鉴别降水类型的仪器不同于测量降 水量的仪器。它们作为现在天气现象监测器。气象探测中心 Meteorological Observation Center 标准雨量器和相互比对 几种类型的雨量器已用作标准雨量器。这些雨量器的主要设计特点是减少或控制风对 降水捕捉率的影
6、响，这种影响是造成不同雨量器性能各异的最严重的原因。 受水口与地面齐平的雨量器已用作测量液体降水的标准雨量器（）。由于不存在风引 起的误差，这种雨量器所收集的降水量比高于地面的雨量器要多（WMO，1984）。 将雨量器放置在坑内，雨量器的口与地面齐平。雨量器与坑边要有足够的距离，以防 雨水溅入。用高强度塑料或金属做成的（中央开口以放入雨量器）防溅网跨架在坑口 ，坑内要有排除积水的设备。WMO（1984）给出了这种坑式雨量器的设计图。 用于固体降水测量的标准雨量器，称之为双栅式比对用标准（DFIR）。这种标准雨量 器是在已有偏斜防风圈的Tretyakov雨量器的四周围以八角形的双层垂直栅栏。其设
7、计 图和说明已由Goodison, Sevruk and Klemm(1989)，WMO（1985)，在WMO关于固 体降水测量器的比对结果报告中给出（Goodison等，将出版）。 在附录6.A中给出了用标准雨量器与雨量器进行比对的建议。 。气象探测中心 Meteorological Observation Center历史资料与档案 降水测量对雨量器的安置特别敏感。为了更好地进行气候研究，必须详细记录测量方面的变化资料，并汇编成 测站的历史沿革材料。 讨论场地的资料，这就是场地的详细描述，包括：雨量器周围主要障碍物的仰角，雨量器的外形，雨量器受水 口离地高度以及测风仪器的离地高度。 观测方
8、法上的任何改变也必须记录存档。 选址与安置 任何测量降水的方法都是为了获取在所要代表的区域（无论是天气尺度、中尺度或小尺度）真实降水的有代表 性的样本。场地的选择和测量的系统误差一样都是重要的。 最贴近场地周围的风场的影响可引起当地降水量的增多或减少。通常，雨量器离障碍物的距离应大于障碍物与 雨量器受水口高度差的两倍以上。对每一场地，应当估算其障碍物的平均仰角，并绘制平面图。场地不宜选择 在斜坡或建筑物的顶部。测量降雪和/或积雪的地点应当尽量选在避风的地方，最好的地点是在树林或果园中的 空旷地方，或在树丛或灌木丛间的空旷地方，或者在有其它物体能对各个方向的来风起到有效屏障的地方。 然而，对液态
9、降水，采用与地面齐平的雨量器可以有效地减少风的影响和场地对风的影响，或采用下列方法使 气流在雨量器受水口上方水平流动。这些方法，按其效果大小排列如下： （a）将雨量器安装在有稠密而均匀的植被的地方。植被应当经常修剪，使其高度与雨量器受水口高度保持相 同； （b）在其它地方，可采用合适的围栏造成类似（a）的效果； （c）在雨量器周围装防风圈。 雨量器周围地表可用短草覆盖，或用砾石或卵石铺盖，但应避免象整块混凝土那样坚硬而平整的地面，以防止 过多的雨水溅入。气象探测中心 Meteorological Observation Center非自记雨量器 非自记或人工测量降水方法是需要由观测员作测量的方
10、法。 普通雨量器 仪器 通常使用的雨量器包括一个集水器，它置于漏斗的上方，漏斗则导向储水器，两次观测之间累积 的水及融化的雪水就贮存在储水器中。在固体降水很经常并很重要的地方，要对雨量器作一些特 殊的改动以提高测量的准确度。这些改动包括在雪季开始的时候，取下雨量器漏斗或准备一个特 殊的雪十字架以防止落入的雪被风吹走。雨量器周围安置防风圈能减少因雨量器上方风场变形及 吹雪所导致的误差。对降雨尤其是降雪建议使用防风圈。已有多种雨量器采用了防风圈（参见 WMO1989a）。 水储存在量器中可直接测量，或从储水器中倒入一量器中进行测量，或者用一根有刻度的尺直接 测量储水器中的水深。对液态降水来说，集水
11、器受水口尺寸的大小并不是关键，但如果固态降水 的量比较大，则需要至少是面积为200cm2的，200cm2500cm2的雨量器是最为适用的。对雨 量器的主要要求如下： （a）集水器受水口的边缘必须尖锐，内壁垂直，外壁陡斜。用于测量降雪的雨量器，在设计上 ，要使湿雪在受水口边缘不易积聚，以免受水口口径因之变小； （b）要知道受水口的面积，其误差应不大于0.5%，正常使用条件下，结构上应保证受水口面积 保持不变；气象探测中心 Meteorological Observation Center（c）集水器的设计应当防止水的溅入或溅出，对此可以通过足够深的垂直壁和倾斜角度足够大 的漏斗（至少45）来达到
12、。下图给出了合适的设计； 合适的雨量器集水器 （d）构造上应尽量减少沾湿误差； （e）储水器的进水口要小，并应有效防止辐射以减少蒸发的损失。 量筒应当用具有合适热膨胀系数的透明玻璃或塑料制成，并应清楚地标明它所适用的雨量器类型 和尺寸。其直径应小于雨量器受水口直径的33%，直径越小，测量精确度越高。刻度应精细，一 般来说，每隔0.2mm刻线，在整毫米刻线处要清楚地标明数字。也可以是每隔0.1mm刻线。2mm 或大于2mm的标度最大误差不应超过0.05mm，小于2mm的标度最大误差不应超过0.02mm。 测量小的降水量时，如想获得合适的精确度，可将量筒底部的内直径逐渐变小。为避免视线误差 ，读数
13、时应使量筒保持垂直，并以量筒内水弯液面的底部作为水面位置。重复读取量筒背面的主 要刻度线有助于减少此类误差。 量尺材料应采用杉木或其他一些吸水不明显的毛细作用小的合适材料。如果储水器中已加入抑制 蒸发的油，则木制量尺就不适用，在这种情况下，可以采用金属或其他便于除去油污的材料制成 的量尺。非金属量尺应有一个黄铜底脚以避免磨损，并应根据雨量器受水口与储水器横截面的相 对面积来刻度，至少每隔10mm标以数字，并应包括放入量尺时其本身所带来的修正量。量尺刻 度任意点的最大误差不能超过0.05mm。只要有可能，应当用容积测量法来检验量尺的测量结果 。气象探测中心 Meteorological Obse
14、rvation Center气象探测中心 Meteorological Observation Center（d）构造上应尽量减少沾湿误差； （e）储水器的进水口要小，并应有效防止辐射以减少蒸发的损失。 量筒应当用具有合适热膨胀系数的透明玻璃或塑料制成，并应清楚地标明它所适用的 雨量器类型和尺寸。其直径应小于雨量器受水口直径的33%，直径越小，测量精确度 越高。刻度应精细，一般来说，每隔0.2mm刻线，在整毫米刻线处要清楚地标明数字 。也可以是每隔0.1mm刻线。2mm或大于2mm的标度最大误差不应超过0.05mm，小 于2mm的标度最大误差不应超过0.02mm。 测量小的降水量时，如想获得合
15、适的精确度，可将量筒底部的内直径逐渐变小。为避 免视线误差，读数时应使量筒保持垂直，并以量筒内水弯液面的底部作为水面位置。 重复读取量筒背面的主要刻度线有助于减少此类误差。 量尺材料应采用杉木或其他一些吸水不明显的毛细作用小的合适材料。如果储水器中 已加入抑制蒸发的油，则木制量尺就不适用，在这种情况下，可以采用金属或其他便 于除去油污的材料制成的量尺。非金属量尺应有一个黄铜底脚以避免磨损，并应根据 雨量器受水口与储水器横截面的相对面积来刻度，至少每隔10mm标以数字，并应包 括放入量尺时其本身所带来的修正量。量尺刻度任意点的最大误差不能超过0.05mm 。只要有可能，应当用容积测量法来检验量尺
16、的测量结果。气象探测中心 Meteorological Observation Center常规气象仪器（人工） SDM6型、SDM6A型雨量器 概述 雨量器是用来收集降水的专用器具，并通过与之配套的 雨量量筒，用来测定以毫米为单位的降水量。 SDM6型雨量器为传统产品，承水口使用铸铜件，筒身 、大漏斗使用镀锌铁板锡焊成型。 SDM6A型雨量器，整体结构采用不锈钢材料，造型美 观大方、耐候性好，使用寿命更长。气象探测中心 Meteorological Observation Center气象探测中心 Meteorological Observation Center气象探测中心 Meteorological Observation Center 技术参数型号技术参数 SDM6型SDM6A型承水口面积314cm2 承水口内径200+0.6 0mm 雨量量筒的标度范围0.05mm10mm 雨量量筒的最小
