西昌人工与自动酸雨观测记录差异规律研究.pdf
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1、第 37 卷第 3 期2023 年 9 月西昌学院学报(自然科学版)Journal of Xichang University(Natural Science Edition)Vol.37,No.3Sept.,2023西昌人工与自动酸雨观测记录差异规律研究刘德禄1,3,莫芳1,3*,刘永嘉2,郑自君1,3,李奇志1,3(1.凉山州气象局,四川 西昌 615000;2.西昌市农业农村局,四川 西昌 615000;3.高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,四川 成都 610072)摘 要:利用西昌国家基本气象站2021年人工和自动的酸雨观测数据,对TCYII 1型酸雨自动观测系统和人工系统的降水
2、采样偏差及完整性、测量数据的准确性和一致性、设备硬件及软件通信的故障率进行了对比分析。结果表明:正常情况下,2套系统数据的完整性、准确性、一致性较好。酸雨自动观测系统在采样方式及样品保存方面具备一定优势,能够保证观测数据更接近于自然雨水的数值,更贴近真实情况。自动观测系统面临单轨运行,它的手动操作设置、部分配件需厂家优化改进。上级主管部门对自动系统测量阈值的设定、采样中出现的漏采、空采、多采等特殊情况,仍需进一步明确处理办法。关键词:酸雨观测;相对偏差;绝对偏差;差异规律 中图分类号:X517 文献标志码:A 文章编号:16731891(2023)03007205Study on the Di
3、fference Law Between Artificial and Automatic Acid Rain Observation Records in XichangLIU Delu1,3,MO Fang1,3*,LIU Yongjia2,ZHENG Zijun1,3,LI Qizhi1,3(1.Meteorological Bureau of Liangshan Prefecture,Xichang,Sichuan 615000,China;2.Bureau of Agriculture and Rural Affairs of Xichang,Xichang,Sichuan 6150
4、00,China;3.Sichuan Provincial Key Laboratory of Rain and Drought Disasters in Plateau and Basin,Chengdu,Sichuan 610072,China)Abstract:Using artificial and automatic acid rain observation data from National Basic Meteorological Station of Xichang in 2021,the precipitation sampling deviation and compl
5、eteness,the accuracy and consistency of measured data,the fault rates of the hardware and software communications of type 1 TCYII acid rain automatic observation system and artificial system were compared and analyzed.The results show that,under normal circumstances,the data completeness,accuracy an
6、d consistency of the two systems are good.The acid rain automatic observation system has certain advantages in sampling method and sample preservation,which can ensure that the observation data is closer to the value of natural rainwater and to the real situation.The automatic observation system has
7、 problems of monorail operation,and its manual operation and some accessories need to be optimized and improved by the manufacturer.The higher-level authorities still need to further clarify the operation methods for setting the systems measurement thresholds,for peculiar situations such as missing
8、records,empty records and excessive records that occur during sampling.Keywords:acid rain observation;relative deviation;absolute deviation;difference law0 引言西昌国家基本气象站自2006年开展酸雨人工观测,在地面观测自动化的推动下,2019年10月底,安装了TCYII 1型酸雨自动观测系统。前期试运行未接通与室内电脑软件系统的通信,2020年9月起接通了酸雨自动观测系统与室内ISOS软件的通信,2021年1月1日起正式开展酸雨自动仪器与人
9、工仪器的平行观测。为确保酸雨观测数据质量,全面掌握自动观测与人工观测数据的系统偏差,确保人工doi:10.16104/j.issn.16731891.2023.03.013收稿日期:2023-02-24基金项目:高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室科技发展基金项目(SCQXKJYJXMS202210)。作者简介:刘德禄(1968),男,四川冕宁人,工程师,本科,主要研究方向:综合气象观测与气候,e-mail:。*通信作者:莫芳(1970),女,四川西昌人,高级工程师,本科,主要研究方向:综合气象观测与气候,e-mail:。第 3 期刘德禄,莫芳,刘永嘉,等:西昌人工与自动酸雨观测记录差异规律
10、研究观测切换为自动观测后历史观测数据的延续性,以及为进一步开展历史数据的订正奠定基础,依据2021年酸雨自动与人工观测的数据,对自动与人工的观测数据进行整理和处理,对两者之间的异同规律进行分析,并对其原因进行研究。同时兼顾统计酸雨自动仪器运行期间故障及维护检修情况、数据获取情况、软件运行情况、结果评价、存在问题与建议,形成一份完整的平行对比观测报告,为酸雨自动仪器不正常记录处理方法,软件的采集上传优化和自动仪器改进等方面提出更好的对策建议,为酸雨自动仪器实现自动采集及上传资料提供科学的依据。1 TCYII 1型酸雨自动观测系统结构和工作原理1.1 酸雨自动观测系统结构TCYII 1型酸雨自动观
11、测系统安在室外观测场内,是一体式结构,适用于南方地区。由感雨器、降水采样(分析)设备、和雨量计3部分组成的全自动分析系统。其中感雨器由感应降水和驱鸟装置组成;雨量计是一个翻斗式自动雨量计,负责降水量采集和计数;主机降水采样(分析)设备,采样部分包括防尘盖、防尘盖托架、开关防尘盖的驱动单元,收集降水样品的集雨桶。分析部分包括机箱、pH电极及测量池、电导率电极及测量池、温度传感器、控制阀组、液体容器及管路、控制/记录/显示/通信单元等,还包括降水样品转移管路及控制阀、样品过滤装置等。系统采用220V供电,并配有防雷装置。1.2 酸雨自动观测系统工作原理当系统的感雨器感应到降水时,启动自动观测程序,
12、控制防尘盖打开,采样桶开始采集降水样本,降水终止后,控制防尘盖关闭,保证所采集的降水样品不受外界环境污染,系统同时记录降水信息及防尘盖动作信息。在无须人工操作的情况下,自行完成样品的采集、保存,并在早上8时后将采集到的降水样品通过管路送到自动分析仪中,对降水样品的pH值、电导率、温度进行自动测量,并将观测数据存储在主机系统内,同时通过通信板及通信线路自动上传测量数据和仪器运行状态到ISOS平台,并完成自动校准和自检。2 资料和方法2.1 资料说明所用资料为2021年1月1日2021年12月31日人工观测与自动观测的酸雨数据,其中人工观测为:依据 酸雨观测业务规范1,由观测员每24 h采集一个降
13、水样品(当日08:00时至次日08:00时),当降水量1.0 mm 时,完成 pH 和电导率 K 值的测量。酸雨自动观测为:按照 酸雨自动观测业务规范(试行)2的规定,由酸雨自动观测系统每24小时采集一个降水样品(当日 08:00时至次日 08:00时),当降水量0.7 mm时,完成pH和电导率K值的测量。当日08:00时至次日08:00时日降水量,人工来自于地面自动站,酸雨自动观测来源于其自带雨量计。经统计,全年共获得74组关于降水量、降水时段、pH值、电导率K值的数据。2.2 分析方法2.2.1 降水采样偏差及降水采样完整性当日降水量达到1.0 mm时,比较人工观测系统和酸雨自动观测系统所
14、记录的降水起止时刻、降水量、及每日降雨次数,检查酸雨自动观测系统是否出现漏采、空采。绘出日降水量绝对偏差对比图。日降水量绝对偏差=人工观测日降水量-自动观测日降水量。并计算出:缺测率(%)=(累计缺测次数/应观测总次数)100%。2.2.2 降水分析数据的准确性相对pH偏差(%)=(人工观测pH测量值-自动观测pH测量值)/人工观测pH测量值100%。相对电导率偏差(%)=(人工电导率测量值-自动观测电导率测量值)/人工电导率测量值100%。2.2.3 降水分析数据的一致性对2种仪器观测的数据进行一致性分析评估,绘出绝对偏差对比图。绝对pH偏差=人工观测pH测量值-自动观测pH测量值;绝对电导
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