自动蒸发传感器故障时段测量值可代替性研究

2022-11-19党雪妮冉光辉

农业灾害研究 2022年10期

党雪妮，冉光辉

林芝市气象局，西藏林芝 860000

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[1]。蒸发量对气候变化研究、探讨水分循环变化规律具有十分重要的意义，蒸发资料的不完整会严重影响科研工作的结果。气象台站日常观测工作中，常会出现因自动蒸发传感器故障导致蒸发量小时或者日蒸发量缺测，影响观测资料的连续性。按照地面气象观测业务技术规定（2016版）当新型自动站蒸发设备故障时，若连续缺测2 h以上,用安装在蒸发桶内的传感器数据代替。根据相关研究文献表明：备份站数据可用性较差，基本不可用[3-5]。利用林芝国家基准气候站2020年4—7月，每日08:00、14:00、20:00人工（测针读数）与对应时次的自动超声波蒸发分钟水位。将所获得的两组数据采用一元线性回归方法确定其对应关系，可计算缺测时段蒸发量，避免了蒸发传感器故障造成日蒸发缺测，造成蒸发量缺测，提高观测资料的准确性和连续性。此方法为使用AG2.0蒸发传感器的台站参考使用。

1 工作原理与数据获取

安装在E601B型蒸发器内的测针原理采用螺旋测微器。安装在蒸发桶内北面百叶箱内的自动蒸发传感器AG2.0根据超声波测距原理（图1）[6]。

图1 林芝国家基准气候站蒸发观测仪器

人工观测日测量值每天20:00进行观测，即测量时水面高度，当天的测量水面高度记入次日观测薄。计算蒸发量的公式为：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。自动蒸发传感器AG2.0能够采集蒸发桶内水面的连续变化（1 min），自动计算出1 h（60 min的水位高度，去除1个高水位值，1个低水位值，用加权平均后处理过后的高水位减去低水位），累计20:00至翌日20:00的小时蒸发量即为1 d蒸发量。

2 数据来源与分析方法

仪器性能主要技术参数和指标。a.人工测针测量范围：0～70 mm；分辨力：0.1 mm；测量的准确度：±0.1 mm，≤5 mm；±2%，＞5 mm。b.自动蒸发传感器AG2.0最大测量范围：0～100 mm；分辨力：0.1 mm；最大允许误差：±0.3 mm（当蒸发量≤10 mm时）；≤±（0.3 mm+1%FS）（当蒸发量＞10 mm时）。a、b 2种仪器性能虽不相同，但均符合《地面气象观测规范》要求。利用林芝国家基准气候站2020年4—8月，每日08:00、14:00、20:00人工（测针读数）与对应时次的自动超声波蒸发分钟水位（来源于地面综合观测业务软件Ver 3.0.2.330的分钟要素查询里的当前蒸发水位）。将所获得的2组数据采用一元线性回归方法确定其对应关系。