降水现象自动观测和人工观测的对比分析

叶华忠 李国栋 邱逸峰

摘 要 本文利用德庆县国家一般气象站的降水现象仪与人工观测的降水气象观测资料，通过对降水现象人工观测和自动观测方法、观测数据和影响因素的比较分析，得出两种观测方式获取的降水现象资料序列差异特征，研究得出两种观测方式获取的降水现象资料序列差异特征和影响因素，并提出降水现象仪在仪器维护和资料应用方面的建议。

关键词 降水现象仪;对比分析;特征;评估

1资料来源

德庆站是国家一般气象观测站，本站于2017年3月份做好了降水现象仪的建设调试工作，试运行期间仪器一切正常。平行观测开展时间 2017年9月1日起正式开展降水现象平行观测工作。分析的数据是从2017年11月1日到2018年9月30日。包括降水现象观测数据整编文件，每月的A、J文件，主要是用J文件的分钟雨量来对比分析。按照夜间和白天段来分析，夜间段人工观测不记录时间只记录现象，白天段记录时间和现象。

2数据分析

2.1 数据吻合率分析

自动与人工观测记录的吻合率，主要利用两种采集手段记录的降水时间出现吻合的分钟数，分析设备对天气现象捕获的准确度与降水量、降水过程持续时间的相关性。采用2017年11月1日到2018年9月30日降水觀测数据进行吻合率分析。

从表1可以看（1）<0.1mm/h雨强天象60的降水起止时间绝对误差为1740分钟;绝对误差大于15分钟的比率20.00%，次数29/145;不大于15分钟的比率80.00%，次数116/145。

（2）0.1～1mm/h雨强天象60的降水起止时间绝对误差为1656分钟;绝对误差大于15分钟的比率32.06%，统计次数25/78;不大于15分钟的比率67.95%，次数53/78。

（3）>1mm/h雨强天象60的降水起止时间绝对误差为1224分钟;绝对误差大于15分钟的比率8.93%统计次数5/56;不大于15分钟的比率91.07%，次数51/56;

分析比较可知，>1mm/h雨强期间吻合率比较高，其次是雨强<0.1mm/h，雨强0.1～1mm/h期间吻合率比最低。

2.2 数据空报率分析

当气象观测仪器观测到无降水现象发生时，而仪器识别有该现象发生的分钟数在无降水现象分钟数中所占的百分比被称为空报率。对空报率进行统计，天象60雨的空报率为1.34%，统计次数2875/214941。天象50毛毛雨空报率为0.35%，统计次数895/255901;天象89阵雨空报率为0.00%，统计次数1/255901;冰雹在白天出现13次，平均分钟降水量为9，最大分钟降水20，最小3;对应人工天象为：60。冰雹的测量应该是在大雨的时候雨滴比较大，从而判断成冰雹。

2.3 数据捕获率分析

捕获率指的是，观测仪器能够正确识别该降水现象发生的过程次数在参考标准观测到实际发生该降水现象过程次数当中所占的百分比。对资料的分析统计，通过计算其捕获率能够得出，雨的夜间捕获率达到94.68%，白天的捕获率91.67%。白天按照雨强来分：<0.1mm/h雨强的捕获率是49.62%;0.1～1mm/h雨强的捕获率是91.67%;>1mm/h雨强的捕获率是100%。可见，雨的白天捕获率比夜间低;且捕获率与雨强成正比[1]。

2.4 数据错报率分析

当气象观测仪器观测到有某一种降水天气现象发生时，观测仪器错误识别此种降水现象的分钟数在实际发生此种降水现象分钟数中所占的百分比被称为错报率。根据自动站分钟降水量文件，对错报率进行统计，雨的错报率为0.0%，统计次数0/25539。

3数据差异原因分析与建议

（1）德庆国家一般气象站出现毛毛雨天气现象人工记录非常少。在降水现象平行观测时间段内，人工并未记录过毛毛雨天气现象，而自动降水现象仪观测到的毛毛雨降水记录次数相对比较多。

使用DSG5降水现象仪观测降水天气现象时，当观测到毛毛雨或雨天气现象，能够准确对降水现象进行捕获，但也极有可能会出现误判现象。尤其是当降水长时间维持，在降雨量比较小的时候记录成毛毛雨的概率大大增加。另一个原因是冬季出现大雾时，空气中悬浮的水珠较大时，亦容易记录有毛毛雨。这就与需要观测员根据当时实际天气情况准确判别。

（2）对比人工观测与降水现象仪观测到降水现象的次数及起止时间能够发现，两者之间存在着一定程度的误差，这一现象不仅与降水现象仪的采样方法、观测仪器的速度、灵敏度等密切相关，还与人工观测的随意性强、较为滞后等因素存在一定的关联。

4结束语

（1）德庆国家一般气象站降水现象仪运行稳定，观测数据完整。降水类天气现象仪器能够捕获大部分的雨现象，捕获率达到90%以上 。满足目前的业务需求。从不同强度降水捕获率研究可得出，捕获率随雨强增大逐步增大，微量降水即雨强小于 0. 01 mm/h 时降水捕获率相对较低。

（2）天气现象自动观测避免了人工目测主观性强、观测频次少、易出现漏记等缺点，自动观测能够实现全面、连续地反映事实状况，但是现阶段由于业务软件等原因，还存在一些问题。自动观测的判断条件单一、客观，会出现误记、漏记现象。

参考文献

[1] 陈爱莲，丁妙增.降水现象仪的比对与分析[J].气象水文海洋仪器，2017，34（1）：8-12.