石林县2018年降水现象平行观测评估分析

石林县2018年降水现象平行观测评估分析

王一鸣马楚何苑寅赵丽芬

石林县气象局

1基本情况

1.1平行观测安排部署情况

石林县气象局于2017年年初安装降水现象仪，并于2017年8月1日开始进行第一年对比观测（人工观测为主），2018年8月1日进行第二年对比观测（自动观测为主）。

1.2开展平行观测台站情况

石林站为一般气象站，区站号为56881，人工观测三次，平均温度16.3℃，最热月为6月，平均气温21.2℃；最冷月为1月，平均气温9.3℃。多年平均无霜期264天，年均初霜期11月22日，终霜期为3月2日。多年平均降水量在939.5毫米，雨季降水量占全年年降水量的80%；旱季降水量仅占20%，月最大降雨量372.9毫米。

1.3平行观测开展时间

2017年8月1日至2018年7月31日为降水现象平行观测第一年，2018年8月1日至2019年7月31日为降水现象平行观测第二年。

1.4平行观测仪器设备情况

石林县站安装的降水现象仪为江苏省无线电科学研究所有限公司生产的DSG1型降水现象仪。目前设备运行正常，DSG1型降水现象仪是一种采用现代激光技术的光学测量系统。它可以测量包括毛毛雨、雨(阵雨)、雪(阵雪)、雨夹雪(阵性雨夹雪)、冰雹、未知类型降水等多种天气现象的自动观测与识别，其数据获取和存储是通过快速数字化信号处理器完成，并按照规定格式输出。

2评估内容

2.1数据完整性评估

观测数据以分钟数据为基本单位，对2018年1月～2018年12月的数据完整性进行评估。2018年1月～2018年12月期间降水现象仪未出现缺测现象，设备运行稳定，缺测率为0.0%。

2.2数据准确性评估

设定：仪器正确识别某降水现象发生的过程次数----a；仪器未能识别某降水现象分钟数----b；无降水现象发生时仪器识别有该现象发生的分钟数----c；仪器识别的降水类型与参考标准不一致的分钟数----d；参考标准观测到实际发生该降水现象过程次数----A；实际发生该降水现象分钟数----B；无降水现象分钟数----C；参考标准观测天气现象开始（结束）时间----T1（T2）；仪器观测天气现象开始（结束）时间----t1（t2）；

计算公式如下：

捕获率(%)=a/A*100%

漏报率(%)=b/B*100%

空报率(%)=c/C*100%

错报率(%)=d/B*100%

降水起止时间绝对误差=|t1-T1|+|t2-T2|

未合并天气现象50和60时：雨强为<0.1mm/h时，天气现象60白天捕获率为76.00%，统计次数57/75,降水起止时间绝对误差为10906分钟；雨强为0.1mm/h～1mm/h时，天气现象60的白天捕获率为86.67%，统计次数26/30，降水起止时间绝对误差为5605分钟；雨强为＞1mm/h时，天气现象60白天捕获率为93.75%，统计次数15/16,降水起止时间绝对误差为1748钟。雨强为<0.1mm/h时，天气现象50的白天捕获率66.67%，统计次数2/3，降水起止时间绝对误差为31；雨强为0.1mm/h～1mm/h时，天气现象50的白天捕获率为0.0%，统计次数0/0，降水起止时间绝对误差为0分钟；雨强为＞1mm/h时，天气现象50白天捕获率为0%，统计次数0/0,降水起止时间绝对误差为0分钟。

合并并天气现象50和60时：雨强为<0.1mm/h时，天气现象60白天捕获率为92.11%，统计次数70/76,降水起止时间绝对误差为15627分钟；雨强为0.1mm/h～1mm/h时，天气现象60的白天捕获率为96.67%，统计次数29/30，降水起止时间绝对误差为5605分钟；雨强为＞1mm/h时，天气现象60白天捕获率为100%，统计次数16/16,降水起止时间绝对误差为2524钟。

通过分析，人工观测记录中无毛毛雨天气过程记录，而降水现象仪多次记录毛毛雨天气，从而导致降水现象仪误报率高。

2.3一致性分析

观测数据的一致性方面在人工观测降水发生时间段内，按月统计降水现象仪及人工观测到的降水过程次数和分钟数。

未合并天气现象50和60时：雨强为<0.1mm/h时，天气现象60降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为73.68%,次数42/57,降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为26.32%,次数15/57；雨强为0.1mm/h～1mm/h时，天气现象60降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为88.46%,统计次数23/26，天气现象60降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为11.54%,次数3/26。雨强为1mm/h时，天气现象60降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为66.67%，统计次数10/15，降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为33.33%,次数5/15。雨强为<0.1mm/h时，天气现象50降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为50%,次数1/2,降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为50.00%,次数1/2；雨强为0.1mm/h～1mm/h时，天气现象50降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为0%,统计次数0/0，天气现象50降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为0%,次数0/0。雨强为1mm/h时，天气现象50降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为0%，统计次数0/0，降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为0%,次数0/0。

合并天气现象50和60时：雨强为<0.1mm/h时，天气现象60降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为85.71%,次数60/70,降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为14.29%,次数10/70；雨强为0.1mm/h～1mm/h时，天气现象60降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为86.21%,统计次数25/29，天气现象60降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为13.79%,次数4/29。雨强为1mm/h时，天气现象60降水起止时间绝对误差大于15分钟的比率为75.00%，统计次数12/16，降水起止时间绝对误差不大于15分钟的比率为25.00%,次数4/16。

其他天气现象：冰雹在白天出现4次，平均分钟降水量为13,最大分钟降水15,最小0，对应人工天象为：60；雪在白天出现12次，平均分钟降水量为0,最大分钟降水0,最小0，对应人工天象为：0；雨夹雪在白天出现17次，平均分钟降水量为1,最大分钟降水7,最小0，对应人工天象为：0,60。

通过上述分析，可能由于降水现象仪测量范围的限制和人工观测误差，导致人工观测为１次过程的降水现象，在降水现象仪的记录中却记录为多次，虽经整合处理，但设备捕获降水过程次数仍远高于人工观测降水次数，降水起止时间绝对误差较高。

3评估结论

人工观测记录中无毛毛雨天气过程记录，而降水现象仪多次记录毛毛雨天气，从而导致降水现象仪误报率高，降水起止时间绝对误差较高。建议增加人工观测降水现象密度及观测质量，提高参考标准值（即人工观测记录）的准确度。对典型降水过程进行加密观测或延长平行观测时间，继续对降水现象仪的评估和分析。

参考文献：

[1]呼群.DSG5型降水现象仪评估与分析[J].气象水文海洋仪器，2018（04）：12-14.

[2]陈思炼.DSG3型降水现象仪常见故障判断及维护方法[J].南方农机，2018（10）.