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翻斗式雨量計(jì)的應(yīng)用及誤差分析
隨著雨量計(jì)的發(fā)展，地面觀測(cè)系統(tǒng)逐漸由過去的人工監(jiān)測(cè)為主向自動(dòng)觀測(cè)不斷轉(zhuǎn)變，地面觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也隨之不斷提高。雨量計(jì)大面積應(yīng)用，導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)密度增加，很好的滿足了科學(xué)研究以及天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)化需求，也大大減輕了觀測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
目前國(guó)內(nèi)氣象站用于觀測(cè)降水量的儀器從人工到自動(dòng)，主要有人工觀測(cè)雨量計(jì)，翻斗式雨量計(jì)、虹吸式雨量計(jì)、稱重式雨量計(jì)等四種。由于各種降水量觀測(cè)設(shè)備的檢測(cè)方式及工作原理不盡相同，導(dǎo)致測(cè)得的降水量也有很大差異。
在以上四種常用的雨量計(jì)中，翻斗式雨量計(jì)可以說是很具有代表性的一款設(shè)備，接下來本文將以翻斗式雨量計(jì)為例，講解降水強(qiáng)度和測(cè)量方式產(chǎn)生的誤差、儀器設(shè)備安裝和維護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的誤差和自然條件產(chǎn)生的誤差等三方面，分析雨量計(jì)產(chǎn)生誤差的原因，以及分析數(shù)據(jù)異常的處理方法。
翻斗式雨量計(jì)
翻斗式雨量計(jì)的原理主要由雨水從上端的承雨口進(jìn)入承水器，落入引水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度（比如0.1毫米）時(shí)，翻斗失去平衡翻倒；將水倒出，隨著降雨持續(xù)，將使翻斗左右翻轉(zhuǎn)，接觸開關(guān)將翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)變成電信號(hào)，送到記錄器，在累積計(jì)數(shù)器和自記鐘上讀出降水資料，如此往復(fù)即可將降雨過程測(cè)量下來。
雨量計(jì)三種常見的誤差
一、降水強(qiáng)度和測(cè)量方式產(chǎn)生的誤差
翻斗式雨量計(jì)通過翻斗次數(shù)來計(jì)量降雨量，但是降水強(qiáng)度突然變大時(shí)，由于翻斗工作需要反應(yīng)時(shí)間，致使另一翻斗盛滿水還未來及翻動(dòng)，造成計(jì)量誤差，由此產(chǎn)生的計(jì)量誤差與雨強(qiáng)呈正相關(guān)。
針對(duì)降水強(qiáng)度大時(shí)誤差大的線性關(guān)系，經(jīng)過認(rèn)真分析，其原因可能是由于當(dāng)降雨強(qiáng)度大時(shí)，流入計(jì)量翻斗的水速會(huì)非常快，導(dǎo)致計(jì)量翻斗在一次翻轉(zhuǎn)過程中，水未流盡時(shí)，又有雨水流入計(jì)量翻斗，使得計(jì)量翻斗回到原位，這樣流入計(jì)量翻斗的雨量就小于0.1毫米，導(dǎo)致翻斗式雨量計(jì)計(jì)量的水量大于實(shí)際降水量。并且由于水未排盡，計(jì)量翻斗的水量很快又達(dá)到相當(dāng)雨量0.1mm以致再次翻動(dòng)形成連跳現(xiàn)象，從而產(chǎn)生誤差。根據(jù)翻斗式雨量計(jì)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，這種情況產(chǎn)生的誤差一般在4%允許范圍內(nèi)。
二、儀器設(shè)備安裝和維護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的誤差
通過各種雨量計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，如果翻斗螺母松動(dòng)時(shí)翻斗式測(cè)量的數(shù)值明顯偏大，甚至超過4%的允許范圍，數(shù)據(jù)不可用。相反由于轉(zhuǎn)軸的摩擦，以及翻斗沾水或泥沙的影響都會(huì)阻礙翻斗翻動(dòng)，造成數(shù)值偏小。
這種誤差是不可避免的，因此我們除了定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修之外，降水之后也要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析，得出誤差出現(xiàn)的原因，及時(shí)調(diào)整，以保證下次數(shù)據(jù)的可用性。
三、自然條件產(chǎn)生的誤差
自然環(huán)境產(chǎn)生的誤差就顯得比較無奈，降水在空間的分布是不均勻的，各種雨量測(cè)量?jī)x器在觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的擺放也有一定的距離，當(dāng)降水出現(xiàn)明顯不均勻時(shí)，各雨量計(jì)的測(cè)量結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。
在現(xiàn)代生活中，雨量計(jì)作為監(jiān)測(cè)雨水多的主要儀器，在氣象、農(nóng)業(yè)、水利等行業(yè)發(fā)揮著重要作用，同時(shí)雨量計(jì)也會(huì)因?yàn)樘鞖狻⒃O(shè)備自身、日常維護(hù)等各方面原因，引起數(shù)值測(cè)量的誤差，為了能夠獲得準(zhǔn)確地?cái)?shù)值，我們?cè)谑褂迷O(shè)備時(shí)，一定要將這些問題重視起來。