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1、降水的观测,概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计,降水是指从天空降落到地面上的液态或固态(经融化后)的水。降水观测包括降水量和降水强度的观测。降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度。以毫米（mm）为单位，取1位小数。降水强度是指单位时间的降水量，通常测定5分钟、10分钟和1小时内的最大降水量。气象站观测每分钟、时、日降水量。常用测量降水的仪器有雨量器、翻斗式雨量计、单翻斗雨量传感、虹吸式雨量计和双阀容栅式雨量传感器等。自动气象站雨量传感器主要测量降水量的连续变化，用于天气报告和挑取年最大降水量等，降水量的气候记录比如气候资料的分析、月年降水量的统计、降水时段资料分
2、析等等主要是以雨量器观测的资料为准。,预报上降雨强度等级划分：小雨：毫米（指日降水量，下同）中雨：毫米大雨：暴雨：毫米大暴雨：毫米特大暴雨：250毫米以上小雪：=10.0毫米,雨量器,虹吸式雨量计,翻斗式雨量计,SL1型雨量传感器，口径200cm2,SL3型雨量传感器，口径314cm2,降水的观测,概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计,1、构造,雨量器是观测降水量的仪器，它由雨量筒与量杯组成（见图10.1）。雨量筒用来承接降水物，它包括承水器、贮水瓶和外筒。我国采用直径为20cm正圆形承水器，其口缘镶有内直外斜刀刃形的铜圈，以防雨滴溅失和筒口变形。承水器有两种：一是带漏斗的承雨器，另一种不带漏斗
3、的承雪器。外筒内放贮水瓶，以收集降水量。量杯为一特制的有刻度的专用量杯，其口径和刻度与雨量筒口径成一定比例关系，量杯有100分度，每1分度等于雨量筒内水深0.1mm（见下图）。,雨量器的口径20厘米，量杯的口径为4厘米H*3.14*100=H*3.14*4H/H=25 雨量器内所聚水深1毫米，则倒入量杯中应为25毫米。现用雨量器量杯每隔25毫米刻成一大格，表示1毫米降水量,2、安装,气象站雨量器安装在观测场内固定架子上。器口保持水平，距地面高70cm。冬季积雪较深地区，应备有一个较高的备份架子。当雪深超过30cm时，应把仪器移至备份架子上进行观测。单纯测量降水的站点不宜选择在斜坡或建筑物顶部，
4、应尽量选在避风地方。不要太靠近障碍物，最好将雨量仪器安在低矮灌木丛间的空旷地方。,3、观测和记录,每天08、20时分别量取前12小时降水量。观测液体降水时要换取储水瓶，将水倒入量杯，要倒净。将量杯保持垂直，使人的视线与水面齐平，以水凹面为准，读得刻度数即为降水量，记入相应栏内。降水量大时，应分数次量取，求其总和。冬季降雪时，须将承雨器取下，换上承雪口，取走储水器，直接用承雪口和外筒接收降水。观测时，将已有固体降水的外筒，用备份的外筒换下，盖上筒盖后，取回室内，待固体降水融化后，用量杯量取。也可将固体降水连同外筒用专用的台秤称量，称量后应把外筒的重量(或mm数)扣除。,20时降水量观测时和观测前
5、无降水，而其后至20时正点之间（包括延续至次日）有降水；或20时观测时和观测前有降水，但降水恰在20时正点或正点之前终止。遇有以上两种情况时，应于20时正点补测一次降水量，并记入当日20时降水量定时栏，使天气现象与降水量的记录相配合。特殊情况处理在炎热干燥的日子，为防止蒸发，降水停止后，要及时进行观测。在降水较大时，应视降水情况增加人工观测次数，以免降水溢出雨量筒，造成记录失真。无降水时，降水量栏空白不填。不足0.05mm的降水量记0.0。纯雾、露、霜、冰针、雾凇、吹雪的量按无降水处理(吹雪量必须量取，供计算蒸发量用)。出现雪暴时，应在定时观测中观测其降水量。,4、维护,经常保持雨量器清洁，每
6、次巡视仪器时，注意清除承水器、储水瓶内的昆虫、尘土、树叶等杂物。定期检查雨量器的高度、水平，发现不符合要求时应及时纠正；如外筒有漏水现象，应及时修理或撤换。承水器的刀刃口要保持正圆，避免碰撞变形。,降水的观测,概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计,1、双翻斗雨量传感器（1）仪器构造及工作过程 双翻斗雨量传感器装在室外，主要由承水器(直径为20cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。采集器或记录器在室内，二者用导线连接，用来遥测并连续采集液体降水量。,承雨器收集的降水通过漏斗进入上翻斗，当雨水积到一定量时，由于水本身重力作用使上翻斗翻转，水进入汇集漏斗。降水从汇集漏斗的节流管注
7、入计量翻斗时，就把不同强度的自然降水，调节为比较均匀的降水强度，以减少由于降水强度不同所造成的测量误差。当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时(也有的为0.5mm或1mm翻斗)，计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗，使计数翻斗翻转一次。计数翻斗在翻转时，与它相关的磁钢对干簧管扫描一次。干簧管因磁化而瞬间闭合一次。这样，降水量每次达到0.1mm时，就送出去一个开关信号，采集器就自动采集存储0.1mm降水量。,记录器：由计数器、记录笔、自记钟、控制线路板等构成。记录器安在室内台架上。工作过程：当传感器通过二芯电缆送出一个脉冲信号时，晶体管放大电路推动中间继电器动作，促使中间继电器的两对常开接点同时闭合。其中
8、一对接点电路导通，使计数器计数；另一对使电磁步进器动作，带动自记笔记录。,（2）、安装与检查,先将承水器外筒安在观测场内，底盘用三个螺钉固定在混凝土底座或木桩上，要求安装牢固、器口水平。感应器安在外筒内，注意当上翻斗处于水平位置时，漏斗进水口应对准其中间隔板。最后将电缆线与室内仪器联接，电缆线不能架空，必须走电缆沟（管）。安装完毕，将清水徐徐注入感应器漏斗，随时观察计数翻斗翻动过程，有无不发信号或多发信号现象。检查室内仪器上是否采集到数据。最后注入定量水(6070mm)，如无不发信号或多发信号的现象，且室内仪器的数据与注入水量相符合，说明仪器正常，否则须检修调节。检查记录器：插上控制线路板，将
9、阻尼油（30号机油）注满阻尼管，接上电源（交流与直流12V），用短导线在信号输入端断续进行短接；此时记录、计数应能同时工作。然后装上自记纸，用导线将传感器与记录器连接，把计量与计数翻斗倾于同一侧，将记数器复“0”，自记笔调到零位。,（3）、观测和记录整理,从计数器上读取降水量，供编发气象报告和服务使用，读数后按回零按钮，将计数器复位。复位后，计数器的五位0数必须在一条直线上。自记记录供整理各时降水量及挑选极值用。遇固态降水，凡随降随化的，仍照常读数和记录。否则，应将承水器口加盖，仪器停止使用（在观测簿备注栏注明），待有液体降水时再恢复记录。,自记纸的更换：一日内有降水（自记迹线上升0.1mm）
10、，必须换纸。换纸时有降水，在记录迹线终止和开始的一端均用铅笔划一短垂线，作为时间记号；换纸时无降水，在新自记纸换上前拧动笔位调整旋钮，把笔尖调至“0”线上。换纸时遇强降雨，若自记纸尚有一部分可继续记录，则可等雨停或雨势转小后再换纸。如估计短时间内雨不会停也不会转小，则可拨开笔尖，转动钟筒，在原自记纸的开始端（此处须无降水记录，或有降水自记迹线不致重迭）对准时间，重新记录。待雨停或转小后，立即换纸。换下的自记纸应注明情况，分别在两天的迹线上标明日期，以免混淆。一日内无降水时，可不换纸。每天在规定的换纸时间，先作时间记号，再拨开自记笔，旋转钟筒，重新对准时间；放回自记笔，拧动笔位调整旋钮（或按微调
11、按钮），使自记笔上升约1mm的格数，以免每日迹线重叠。无降水时，一张自记纸可连续使用810天。仅因有雾、露、霜量使自记迹线上升0.1mm时，则不必换纸。但应在自记纸背面备注。,自记纸的整理：时间差订正：凡24小时内自记钟计时误差达1分钟或以上时，自记纸均须作时间差订正。订正方法同风的自记纸整理。按上升迹线计算出两个正点记号间水平分格线实际上升的格数，即为该时降水量。如换纸时有降水，致使换纸时间内的降水量未记录上，这一部分量应作为换纸所在时段里的降水量。没有上升迹线的各时段空白。降雹时按自记迹线读取各时降水量，但应在自记纸背面注明降雹起止时间（夜间不守班的站，夜间降雹可只注明情况）。,（4）、调
12、整与维护,调整：新仪器(包括冬季停用后重新使用或调换新翻斗)工作一个月后的第一次大雨，应作精度对比，即将自身排水量与计数、记录值相比。如发现差值超过4%时，应首先检查记录器工作是否正常，计数与记录值是否相符，干簧管有无漏发或多发信号现象。如确是由于仪器的基点位置不正确所造成时，应作基点调整。调整方法：旋动计量翻斗的两个定位螺钉。一个定位螺钉旋动一圈，其差值改变量为3%左右；如两个定位螺钉都往外或往里旋动一圈，其差值改变量为6%左右。每一次降水过程将计数值与自身排水总量比较，如多次发现10mm以上降水量的差值超过4%，则应及时进行检查。必要时应调节基点位置。仪器每月至少定期检查一次，清除过滤网上
13、的尘沙、小虫等以免堵塞管道，特别要注意保持节流管的畅通。翻斗内壁禁止用手或其它物体抹试，以免沾上油污。如用干电池供电，必须定期检查电压。如电压低于10V，应更换全部电池，以保证仪器正常工作。结冰期长的地区，在初结冰前将感应器的承水器口加盖，不必收回室内，并拔掉电源。其他同雨量器。,2、单翻斗雨量传感器（1）、构造原理,该传感器也是用来自动测量降水量的仪器，主要由承水器(口径为159.6mm)、过滤漏斗、翻斗、干簧管、底座和专用量杯等组成。降水通过承水器，再通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转成脉冲信
14、号（1脉冲为0.1mm）传输到采集系统。仪器测量范围04mm/min。,（2）、安装和维护,单翻斗雨量传感器应安装在观侧场内预制水泥座上，筒口离地70CM高，保持筒口水平。维护参照双翻斗雨量传感器。在对单翻斗雨量传感器进行精度校对时，用气象专用雨量杯量得10.0毫米的降水，采集得到的数据显示是15.7毫米，这是因为雨量器和单翻斗传感器的口径不一致所致。仪器每月至少定期检查一次，清除过滤网上的尘沙、小虫等以免堵塞管道，特别要注意保持节流管的畅通。无雨或少雨的季节，可将承水器口加盖，但注意在降水前及时打开。翻斗内壁禁止用手或其它物体抹试，以免沾上油污。,3、翻斗式雨量传感器的误差,理想情况下翻斗翻
15、动应该是灵活的，实际上由于转轴的摩擦力，如果加上斗上的沾水和泥沙的影响都会造成测定雨量的误差。大雨时，由于翻斗的惯性来不及翻转，造成雨量流失使得测定的雨量有较大的误差，甚至失真。我国目前采用0.1mm高分辨率的翻斗，翻转一次误差虽小，对于一次降水过程因翻转的次数增多，使得积累起来的误差就相当大。因此，有的雨量传感器采用0.5mm或1.0mm分辨率相对低的翻斗，相对翻转次数减少，使得积累起来的雨量误差变小。低分辨率翻斗对于降水强度大时，较为适用。此外，传感器上的有关部件易受到外界干扰影响，往往无降水时也有信号发生；集水器常被异物堵塞，造成有降水时无信号发生。这些都是翻斗雨量传感器的存在的问题。,
16、降水的观测,概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计,1、构造,虹吸式雨量计是用来连续记录液体降水的自记仪器，它由承水器(通常口径为20cm)、浮子室、自记钟和虹吸管等组成（见图10.5）。有降水时，降水从承水器经漏斗进水管引入浮子室。浮子室是一个圆形容器，内装浮子，浮子上固定有直杆与自记笔连接。浮子室外连虹吸管。降水使浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上划出记录曲线。当自记笔尖升到自记纸刻度的上端(一般为10mm)浮子室内的水恰好 上升到虹吸管顶端。虹吸管开始迅速排水，使 自记笔尖回到刻度“0”线，又重新开始记录。自记曲线的坡度可以表示降水强度。由于虹吸 过程中落入雨量计的降水也随之一起排出，因此要
17、求虹吸排水时间尽量快，以减少测量误差。,2、安装和检查,安装在观测场内，底盘用三个螺钉固定在混凝土底座或木桩上，要求安装牢固、器口水平。内部机件的安装：先将浮子室安好，使进水管刚好在承水器漏斗的下端，再用螺钉将浮子室固定在座板上，将装好自记纸的钟筒套入钟轴，最后把虹吸管插入浮子室的侧管内，用连接螺帽固定。虹吸管下部放入盛水器。,开始使用前必须按顺序进行调整检查：调整零点，往承水器里倒水，直到虹吸管排水为止。待排水完毕，自记笔若不停在自记纸零线上，就要拧松笔杆固定螺钉，把笔尖调至零线再固定好。用10mm清水，缓缓注入承水器，注意自记笔尖移动是否灵活。如摩擦太大，要检查浮子顶端的直杆能否自由移动，
18、自记笔右端的导轮或导向卡口是否能顺着支柱自由滑动。继续将水注入承水器，检查虹吸管位置是否正确。一般可先将虹吸管位置调高些，待10mm水加完，自记笔尖停留在自记纸10mm刻度线时，拧松固定虹吸管的连接螺帽，将虹吸管轻轻往下插，直到虹吸作用恰好开始为止，再固定好连接螺帽。此后，重复注水和调节几次，务必使虹吸作用开始时自记笔尖指在10mm处，排水完毕时笔尖指在零线上。,3、观测和记录,自记记录供自动站雨量缺测时，整理各时降水量及挑选极值用。自记纸的更换 无降水时，自记纸可连续使用810天，用加注1.0mm水量的办法来抬高笔位，以免每日迹线重叠。有降水（自记迹线上升0.1mm）时，必须换纸。自记记录开
19、始和终止的两端须做时间记号，可轻抬自记笔根部，使笔尖在自记纸上划一短垂线；若记录开始或终止时有降水，则应用铅笔做时间记号。当自记纸上有降水记录，但换纸时无降水，则在换纸前应作人工虹吸（给承水器注水，产生虹吸），使笔尖回到自记纸“0”线位置。若换纸时正在降水，则不作人工虹吸。,自记纸的整理：在降水微小的时候，自记迹线上升缓慢，只有累积量达到0.05mm或以上的那个小时，才计算降水量。其余不足0.05mm的各时栏空白。其他同翻斗式遥测雨量计。维护：在雨季，每月应将盛水器内的自然排水进行12次测量，并将结果记在自记纸背面，以备使用资料时参考。如有较大误差且非自然虹吸所造成，则应设法找出原因，进行调整
20、或修理。虹吸管与浮子室侧管连接处应紧密衔接，虹吸管内壁和浮子室内不得沾附油污，以防漏水或漏气而影响正常虹吸。浮子直杆与浮子室顶盖上的直柱应保持清洁，无锈蚀，两者应保持平行，以减小摩擦，避免产生不正常记录。在初结冰前，应把浮子室内的水排尽。冰冻期长的地区，应将内部机件拆回室内保管。,本章重点：,降水的概念降水测量仪器；雨量器的安装；测量误差,雪深、雪压的观测,1、概述,雪深是从积雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm）为单位，取整数。雪压是单位面积上的积雪重量，以克/平方厘米（g/cm2）为单位，取1位小数。当气象站四周视野地面被雪(包括米雪、霰、冰粒)覆盖超过一半时要观测雪深，在规定的日子当雪深
21、达到或超过5cm时要观测雪压。测定雪深用量雪尺或普通米尺，测定雪压用体积量雪器或称雪器。,2、观测地段,雪深、雪压的观测地段，应选择在观测场附近平坦、开阔的地方。入冬前，应将选定的地段平整好，清除杂草，并作上标志。,3、雪深观测,气象站一般用量雪尺（或普通米尺）来测量雪深。量雪尺是一木制的有厘米刻度的直尺(见图11.1)。符合观测雪深的日子，每天8时在观测地点将量雪尺垂直地插入雪中到地表为止(勿插入土中)，依据雪面所遮掩尺上的刻度线，读取雪深的厘米整数，小数四舍五入。使用普通米尺时，若尺的零线不在尺端，雪深值应注意加上零线至尺端距离的相当cm数值。每次观测须作三次测量，记入观测簿相应栏中，并求
22、其平均值。三次测量的地点，彼此相距应在10m以上(丘陵、山地气象站因地形所限，距离可适当缩短)，并作出标记，以免下次在原地重复测量。若气象站四周积雪面积过半，但观测地段因某种原因而无积雪，则应在就近有积雪的地方选择较有代表性的地点测量雪深(雪压同)。如因吹雪或其它原因使观测地段的积雪高低不平时，应尽量选择比较平坦的雪面来测定。丘陵、山地的气象站四周积雪达到记录积雪标准，但由于地形影响，测站附近已无积雪存在时，雪深不测量(雪压同)，但应在观测簿备注栏注明。,4、雪压观测,观测仪器,体积量雪器：由一内截面积为100cm2的金属筒、小铲、带盖的金属容器和量杯组成。（2）称雪器：是由带盖的圆筒、秤和小
23、铲等组成的一种测量雪压的仪器,观测和记录,每月5、10、15、20、25日和月末最后一天，若雪深已达到5cm或以上时，在雪深观测(或补测)后，应在观测雪深的地点附近进行雪压观测。如在规定的观测日期，雪深不足5cm(或无积雪)，而在随后的其它日子里，雪深达5cm或以上，以及前一天雪深观测后，因降雪使得雪深一日间又增加5cm或以上时，须在该日雪深观测后，补测雪压。,观测雪压取三个样本，并取其平均值，作为该次雪压值。为避免下次在原地重复取样，应在取过样本的地点作出标记。,雪压的测定和计算：观测前半小时，把量雪器拿到室外。取样前，应把量雪器清理干净。取样时，拿住把手，将量雪器垂直插入雪中，直到地面。然
24、后拨开量雪器一方的雪，把小铲沿量雪器口插入，连同量雪器一起拿到容器上，再抽出小铲，使雪样落入容器内，加盖拿回室内。等雪融化后，用量杯测定其容量。,维护观测后必须将仪器擦净，秤杆上的两个三棱刀要经常保持清洁，涂油防锈。注意维护锯齿圈，防止变形。,本章重点：,雪深雪压的概念；记录单位；观测方法雪压观测的规定,蒸发的观测,概述E601B型蒸发器蒸发传感器小型蒸发器,概述,气象站测定的蒸发量是水面(含结冰时)蒸发量，它是指一定口径的蒸发器中，在一定时间间隔内因蒸发而失去的水层深度，以毫米（mm）为单位，取1位小数。测量蒸发量的仪器有E-601B型蒸发器和小型蒸发器。,蒸发的观测,概述E601B型蒸发器
25、蒸发传感器小型蒸发器,1、仪器构造,E-601B型蒸发器由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针等组成,蒸发桶：由白色玻璃钢制作，是一个器口面积为3000cm2，有圆锥底的圆柱形桶，器口正圆，口缘为内直外斜的刀刃形。器口向下6.5cm器壁上设置测针座，座上装有水面指示针，用以指示蒸发桶中水面高度。在桶壁上开有溢流孔，孔的外侧装有溢流嘴，用胶管与溢流桶相连通，以承接因降水较大时从蒸发桶内溢出的水量。水圈：是安装在蒸发桶外围的环套，材料也是玻璃钢。用以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响。它由四个相同的弧形水槽组成。水圈安装时，口缘高度低于桶口5-6cm。每个水槽的壁上开有排水孔。水圈内的水面应与蒸发桶内的水面接近
26、。溢流桶：是承接因降水较大时而由蒸发桶溢出的水量的圆柱形盛水器，可用镀锌铁皮或其它不吸水的材料组成。桶的横截面以300cm2为宜，溢流桶应放置在带盖的套箱内。,测针：是专用于测量蒸发器内水面高度的部件，应用螺旋测微器的原理制成。读数精确到0.1mm。测针插杆的杆径与蒸发器上测针座插孔孔径相吻合。测量时使针尖上下移动，对准水面。测针针尖外围还设有静水器，上下调节静水器位置，使底部没入水中。,2、安装,E-601B型蒸发器安装在观测场内，具体埋设按图12.1尺寸进行。安装时，力求少挖动原土。蒸发桶放入坑内，必须使器口离地30cm，并保持水平。桶外壁与坑壁间的空隙，应用原土填回捣实。水圈与蒸发桶必须
27、密合。水圈与地面之间，应取与坑中土壤相接近的土料填筑土圈，其高度应低于蒸发桶口缘约7.5cm。在土圈外围，还应有防塌设施，可用预制弧形混凝土块拼成，或水泥砌成外围。,3、观测和记录,每日20时进行观测。观测时先调整测针针尖与水面恰好相接，然后从游标尺上读出水面高度。读数方法：通过游尺零线所对标尺的刻度，即可读出整数；再从游尺刻度线上找出一根与标尺上某一刻度线相吻合的刻度线，游尺上这根刻度线的数字，就是小数读数。如果由于调整过度，使针尖伸入到水面之下，此时必须将针尖退出水面，重新调好后始能读数。蒸发量=前一日水面高度+降水量(以雨量器观测值为准)-测量时水面高度。,观测后检查蒸发桶内的水面高度，
28、如水面过低或过高，超过1cm时应加水或汲水，使水面高度合适。每次水面调整后，应测量水面高度值，记入观测簿次日蒸发量的“原量”栏，作为次日观测器内水面高度的起算点。如因降水，蒸发器内有水流入溢流桶时，应测出其量(使用量尺或3000cm2口面积的专用量杯；如使用其它量杯或台秤，则须换算成相当于3000 cm2口面积的量值)，并从蒸发量中减去此值。为使计算蒸发量准确和方便起见，在多雨地区的气象站或多雨季节应增设一个蒸发专用的雨量器。该雨量器只在蒸发量观测的同时进行观测。,有强降水时，通常采取如下措施对E-601B型蒸发器进行观测：降大到暴雨前，先从蒸发器中取出一定水量，以免降水时溢流桶溢出，计算日蒸
29、发量时将这部分水量扣除掉。预计可能降大到暴雨时，将蒸发桶和专用雨量筒同时盖住（这时蒸发量按“0.0”计算），待雨停或转小后，把蒸发桶和专用雨量筒盖同时打开，继续进行观测。冬季结冰期很短或偶尔结冰的地区，结冰时可停止观测，各该日蒸发量栏记“B”；待某日结冰融化后，测出停测以来的蒸发总量，记在该日蒸发量栏内。但不得跨月、跨年。当月末或年末蒸发器内结有冰盖时，应沿着器壁将冰盖敲离，使之呈自由漂浮状后，仍按非结冰期的要求，测定自由水面高度。冬季结冰期较长的地区停止观测，整个结冰期改用小型蒸发器观测冰面蒸发，但应将E-601B型蒸发器内的水汲净，以免冻坏。,4、维护,蒸发器用水的要求：应尽可能用代表当地
30、自然水体(江、河、湖)的水。在取自然水有困难的地区，也可使用饮用水(井水、自来水)。器内水要保持清洁，水面无漂浮物，水中无小虫及悬浮污物，无青笞，水色无显著改变。一般每月换一次水。蒸发器换水时应清洗蒸发桶，换入水的温度应与原有水的温度相接近。每年在汛期前后(长期稳定封冻的地区，在开始使用前和停止使用后)，应各检查一次蒸发器的渗漏情况等；如果发现问题，应进行处理。定期检查蒸发器的安装情况，如发现高度不准、不水平等，要及时予以纠正。,蒸发的观测,概述E601B型蒸发器蒸发传感器小型蒸发器,1、原理,该传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对E-601B型蒸
31、发器内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。并配置温度校正部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。它的测量范围为0100mm，分辨率0.1mm，测量准确度1.5%(0+50)。,2、安装,该传感器安装在E-601B型蒸发桶内的专用三角支架上。用三个水平调整螺钉将不锈钢筒的底座调整水平，拧紧固定螺钉。应保持不锈钢圆筒最高水位刻度线稍高于蒸发桶溢孔。桶内注水，使水面接近不锈钢筒的最高水位刻度线处。保持水面位于最高和最低刻度线之间。传感器用电缆与采集器相连。维护：定期检查清洁传感器，发现故障时及时修复。冬季结冰时该仪器不观测，应将传感器取下，妥善保管；解冻后再重新安装使用。若冬季结薄冰的台站，停用
32、传感器，只在20时用测针进行补测。,3、数据采集与处理,采集器能够自动测量蒸发桶内水面高度的连续变化，采集器自动计算出每小时和一日(2020时)的蒸发量（采集器自动把同一时间内降至蒸发器内的降水量减去）。因降水使时、日蒸发量出现负值时，该时、日蒸发量按0.0处理。,蒸发的观测,概述E601B型蒸发器蒸发传感器小型蒸发器,1、构造,小型蒸发器为口径20cm，高约10cm的金属圆盆，口缘镶有内直外斜的刀刃形铜圈，器旁有一倒水小咀(见图12.3)。为防止鸟兽饮水，器口附有一个上端向外张开成喇叭状的金属丝网圈。,2、观测和记录,每天20时进行观测，测量前一天20时注入的20mm清水(即今日原量)经24
33、小时蒸发剩余的水量，记入观测簿余量栏。然后倒掉余量，重新量取20mm(干燥地区和干燥季节须量取30mm)清水注入蒸发器内，并记入次日原量栏。蒸发量计算式如下：蒸发量=原量+降水量-余量有降水时，应取下金属丝网圈；有强降水时，应注意从器内取出一定的水量，也可采用加盖，以防水溢出。取出的水量及时记入观测簿备注栏，并加在该日的“余量”中。因降水或其它原因，致使蒸发量为负值时，记0.0。蒸发器中的水量全部蒸发完时，按加入的原量值记录，并加“”,如20.0。,如在观测当时正遇降水，在取走蒸发器时，应同时取走专用雨量筒中储水瓶；放回蒸发器时，也同时放回储水瓶。量取的降水量，记入观测簿蒸发量栏中的“降水量”
34、栏内。没有E-601B型蒸发器的气象站，全年使用小型蒸发器进行观测；有E-601B型蒸发器的，且冬季结冰期较长的气象站，停止E-601B型观测时，用小型蒸发器进行冰面蒸发量观测，用秤量法测量。二种仪器替换时间应选在结冰开始和化冰季节的月末20时观测后进行。E-601B型和小型蒸发器测得的蒸发量分别记在“大型”与“小型”栏内。如结冰期有风沙，在观测时，应先将冰面上积存的尘沙清扫出去，然后秤重。秤重后须用水再将冻着在冰面上的尘沙洗去，再补足20mm水量。,3、维护,每天观测后均应清洗蒸发器，并换用干净水。冬季结冰期间，可10天换一次水。应定期检查蒸发器是否水平，有无漏水现象，并及时纠正。,本章重点
35、：,蒸发的概念蒸发观测仪器，蒸发量的计算,日照的观测,概述暗筒式日照计聚焦式日照计日照传感器,1、概述,日照是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦米-2（Wm-2）的那段时间总和，以小时（h）为单位，取1位小数。日照时数也称实照时数。可照时数(天文可照时数)，是指在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。可照时数由公式计算，也可从天文年历或气象常用表查出。日照百分率=(日照时数/可照时数)100%，取整数。观测日照的仪器有暗筒式日照计、聚焦式日照计、太阳直射辐射表等。,日照的观测,概述暗筒式日
36、照计聚焦式日照计日照传感器,1、仪器构造,暗筒式日照计又称乔唐式日照计，由金属圆筒(底端密闭，筒口带盖，两侧各有一进光小孔，筒内附有压纸夹)、隔光板、纬度盘和支架底座等构成(见图14.1)。它是利用太阳光通过仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光剂的日照纸上留下感光迹线，来计算日照时数。,2、安装,日照计要安装在开阔的，终年从日出到日没都能受到阳光照射的地方。如安装在观测场内，要先稳固地埋好一根柱子(高度以便于操作为宜)，柱顶要安装一块水平而又牢固的台座(比日照计底座稍大)，座面上要精确测定南北(子午)线，并标出标记。再把仪器安装在台座上，仪器底座要水平，筒口对准正北，并将日照计底座加以固定。然后，
37、使支架上的纬度线对准当地纬度值。如果观测场没有适宜地点，可安装在平台或附近较高的建筑物上。,3、日照纸的涂药,日照纸的涂药质量，直接关系到日照记录的准确性。因此，对药剂的存放、配制，日照纸的涂刷等都应特别留心。药品及药液配制药品：赤血盐(铁氰化钾K3Fe(CN)6)；枸橼酸铁铵枸橼酸铁(FeC6H5O7)与枸橼酸铵(NH4)36H5O7的复盐，又名柠檬酸铁铵。赤血盐是有毒药品。枸橼酸铁铵是感光吸水性较强的药品，故应防潮，在暗处收藏并妥善保管。药液配制：赤血盐、枸橼酸铁铵分别与水的比例一般为1:10和3:10，实际操作时应根据药的质量与气象站实际经验灵活掌握配制。用两个容器分别配好药液。每次配量
38、不可过多，以能涂刷10张日照纸的用量为宜(北方及冬季可以稍多些)，以免涂了药的日照纸久存失效。,涂药的方法和要求混合涂药法：将已配制好的两种药液，等量混在一起，搅匀，然后按要求进行涂刷。两步涂药法：先将已配制好的枸橼酸铁铵药液，按要求涂在日照纸上，阴干后供逐日使用。每天换下日照纸后，再在感光迹线处用脱脂棉涂上赤血盐，便可显出蓝色的迹线。涂刷日照纸应在暗处或夜间弱灯光(最好是红灯光)下进行。涂药前，必须先用脱脂棉把需涂药的日照纸表面逐张擦净(去掉表面油脂，使纸吸药均匀)。另用脱脂棉蘸药液涂在日照纸上，涂药应薄而均匀。涂好药的日照纸，应在暗处阴干后暗藏备用，严防感光。涂药后，用具应洗净，用过的脱脂
39、棉也不能再使用。暗筒式日照计日照纸所用药品质量好坏，以及涂药方法是否得当，是造成该仪器测量误差的主要原因。但只要严格按照操作规程，就能保证记录质量。,4、记录整理,每日在日落后换纸，即使是全日阴雨，无日照记录，也应照常换纸，以备日后查考。上纸时，注意使纸上10时线对准筒口的白线，14时线对准筒底的白线；纸上两个圆孔对准两个进光孔，压纸夹交叉处向上，将纸压紧，盖好筒盖。换下的日照纸，应依照感光迹线的长短，在其下描划铅笔线。然后，将日照纸放入足量的清水中浸漂35分钟拿出(全天无日照的纸，也应浸漂)；待阴干后，再复验感光迹线与铅笔线是否一致。如感光迹线比铅笔线长则应补上这一段铅笔线，然后按铅笔线计算
40、各时日照时数以及全天的日照时数。如果全天无日照，日照时数记0.0。计算后的日照纸，应由次日白天值班员进行复验，以弥补夜间对迹线辨别不清的缺陷。,5、维护,每月应检查仪器安装情况，仪器的水平、方位、纬度等是否正确，发现问题，及时纠正。日出前检查日照计的小孔，有无小虫、尘沙等堵塞或被露、霜等遮住。,日照的观测,概述暗筒式日照计聚焦式日照计日照传感器,1、构造,聚焦式日照计又称康培司托克式日照计，它由固定在弧型支架两端的实心玻璃球、金属槽(安装自记纸用)、纬度刻度尺和底座等构成(见图14.2)。它是利用太阳经玻璃球聚焦后烧灼日照纸(卡片)留下的焦痕，来记录日照时数的。我国高纬度地区使用这种仪器。,金
41、属槽内有上、中、下三道沟：下面一道，插夏季(4月16日8月31日)用的长弧型纸片；中间一道，插春、秋季(3月1日-4月15日，9月1日10月15日)用的直型纸片；上面一道，插冬季(10月16日至次年2月底)用的短弧型纸片。放纸时，12时的时间线应与槽内中线对齐。,2、安装、检查和维护,安装要求同暗筒式日照计。日落后换纸，应注意纸型与季节是否匹配，是否插错槽。换下纸后，根据纸上的焦痕(不论烧灼程度如何，只要看得出是焦痕就算)，夏季短时间的太阳往往使焦痕烧得偏长应扣去，然后计算逐时和全日日照时数。每日检查一次，安装的方位、水平、纬度等是否正确。应经常保持玻璃球的清洁，如有灰尘可用麂皮或软布擦净，但
42、不能用粗布等擦试，以免磨损玻璃球。如玻璃球上蒙有霜、雾淞等冻结物，应在日出前用软布蘸酒精擦除。有降水时，应加上防雨罩，但在降水稀疏且有日照时，应及时取掉。聚焦式日照计记录与日照纸质量以及天气条件影响甚大。有的日照纸在太阳或蔽或露的多云天气，使日照纸烧灼的焦痕往往比实际日照时数偏多。阴雨天日照纸受潮使焦痕显不出来造成记录偏小。,日照的观测,概述暗筒式日照计聚焦式日照计日照传感器,1、直接辐射表观测日照时数,世界气象组织把太阳直接辐照度S120Wm-2定为日照阈值(算为有日照)。直射表每日自动跟踪太阳输出的信号，自动测量系统把S120Wm-2的时间累加起来，作为每小时的日照时数与每天日照时数，这些
43、数据从采集器中得到。仪器的安装、使用与维护见。利用直接辐射表观测日照时数与仪器的跟踪装置是否准确关系极大。用全自动跟踪装置的直接辐射表观测的日照时数最准，可以作为日照检定标准。但普通跟踪装置的直接辐射表跟踪准确度较差，必须加强维护检查，每天上、下午至少要对光点一次，才能保证记录准确。,2、用总辐射与散射辐射计算日照时数,直射表比别的辐射表多一个跟踪装置，因此，出故障的机会较多，若直射表跟踪出现故障，要及时换上备份仪器。当遇到两个直射表都不能正常工作的特殊情况时，只能通过观测到的总辐射Eg和散射辐射Ed 以及当时的太阳高度角HA，计算出水平面直接辐射SL、垂直面直接辐射S；其计算公式为：SL=E
44、g-Ed S=SL/sinHA再根据计算出的直接辐射S120Wm-2的时间，累加计算日照时数。这种方法只是临时性措施，不能长期使用，应尽快修复直射表。,本章重点：,日照的概念日照计的安装要求；日照纸涂药,冻土的观测,概述冻土器观测和记录维护,1、概述,冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0或以下而呈冻结的状态。承担冻土观测的气象站，应根据埋入土中的冻土器内水结冰的部位和长度，来测定冻结层次及其上限和下限深度。冻土深度以厘米（cm）为单位，取整数，小数四舍五入。,2、冻土器及其安装,冻土器由外管和内管组成。外管为一标有0cm刻度线的硬橡胶管，内管为一根有cm刻度的橡皮管(管内有固定冰用的链子或铜丝
45、、线绳)，底端封闭，顶端与短金属管、木棒及铁盖相连。内管中灌注当地干净的水(河水、井水、自来水等)至刻度的0线处。,气象站须根据当地可能出现的最大冻土深度，采用长度规格适用的冻土器。冻土器应安装在观测场内有自然覆盖物的地段。有直管地温表的气象站，可安装在直管地温场中320cm深层地温表的西边，相距约50cm。外管和内管的0线刻度要平齐，并与地表在同一水平面上，其他安装要求和方法均同直管地温表。,3、观测和记录,当地面温度降到0或以下，土壤开始冻结时，应在每日08时观测一次冻土，直至次年土壤完全解冻为止。观测时，一手把冻土器的铁盖连同内管提起(见图16.2)，用另一只手摸测内管冰(包括冻结得不够
46、坚实的冰柱)所在位置，从管壁刻度线上读出冰上下两端的相应刻度数，即分别为此一冻结层的上、下限深度值，记入观测簿当天冻土深度栏。冻土深度观测完毕即将内管重新插入，并盖好盖子。,遇有两个或以上冻结层，应分别测定每个冻结层的上、下限深度，并按由下至上的层次，顺序记入观测簿冻土深度栏。冻土深度不足0.5cm时，上、下限均记“0”。如某次测到两个冻结层，上面一段冰柱在0cm至7cm间，下面一段冰柱在20cm至150cm间，在中间段未冻结，则第一栏记下面一段冰柱的测定值，上限深度记“20”，下限深度记“150”，第二栏记上面一段冰柱的测定值，上限深度记“0”，下限深度记“7”。当冻结层的下限深度超出最大刻
47、度范围时，应记录最大刻度数字，并在数字前加记“”符号，如。待冻土期结束后，应换用更长规格的冻土器。观测操作力求迅速，尽量勿使内管弯折。遇结冰不够坚实或气温较高时尤须小心，尽量避免冰柱滑动或消融。,4、维护,当内管水量不足时，应及时补充加水。但不能在临近观测前加水，以免水温偏高影响记录。内管灌水时，应注意不能使水柱中余留气泡。注意内管是否漏水，管里的链子(铜丝或线绳)是否牢固，若有漏水或不牢固，应及时修复。勿使降水和其他物体落入外管内，否则应及时清除。每年使用冻土器前，应注意检查内管、外管的0线与地面是否齐平。若产生位移，应在土壤冻结前调整好。冻土期结束后，应将内管的水放掉，晾干，收回室内妥善保
48、管，外管口用不渗水的物品包扎牢。在冻结较深的地区，为提取内管和观测的方便，可在靠近冻土器的东北侧设一吊架供观测时吊取内管用。,本章重点：,冻土的概念观测和记录规定,电线结冰的观测,概述电线积冰架和观测辅助工具观测和记录注意事项,1、概述,雨凇、雾凇凝附在导线上或湿雪冻结在导线上的现象，称为电线积冰。附着在导线上的霜、干雪花和沾附的雨滴，因气温下降至零下而冻结少量的冰，都不作为电线积冰。从积冰架上的导线开始形成积冰起，至积冰消失止，称为一次积冰过程。有电线积冰观测任务的气象站，须视机测定每一次积冰过程的最大直径和厚度，以毫米（mm）为单位，取整数。当所测的直径达到以下数值时，尚须测定一次积冰最大
49、重量，以克/米（g/m）为单位，取整数：单纯的雾凇 15mm雨凇、湿雪冻结物或包括雾凇在内的混合积冰 8mm电线积冰观测，应在电线积冰架上进行。,2、电线积冰架和观测辅助工具,电线积冰架一般由两组支架组成，一组成南北向，一组成东西向，两组之间距离(约150200cm)以互不影响，方便操作为宜。每一组支架，包括两根支柱和两根导线。支柱采用50mm50mm5mm规格的角钢，支架总长约280cm，具体尺寸见图17.1，采用直径约4mm(又称8号)、长100cm铁(钢)丝作为导线，两端在距端点5cm处弯成直角。两根导线分别水平横挂在支柱的上下绊钉上，上绊钉拧在支柱上部的一侧，下绊钉拧在支柱下部的相反一
50、侧，导线两端须能自由地插入绊钉孔中并容易取出，但在插入绊钉孔后，导线应不产生移动或滚动。,观测辅助工具：合页箱：用以截取导线上的积冰物(见图17.2)。它是一个25cm长，两端封闭的金属圆筒，筒分开上下两半，一边用合页连接。筒的直径，一般有15cm和25cm两种。量杯：通用毫升（ml）量杯，用以测定积冰重量。台称：单位为克(g)，用以测定积冰重量。外卡钳：用以测定积冰直径和厚度。米尺：用以测定积冰直径和厚度。手锯、鱼尾钳、三棱刮刀、喷灯：用以切割和清除积冰。,3、观测和记录,进入积冰季节，应注意积冰架导线上有无积冰形成。当积冰开始形成时，要在观测簿当日的电线积冰“记事”栏，分方向记载冻结现象符
