气象观测仪器之雨量计观测误差分析

在地面气象观测工作中，常常用雨量计（器）观测降水量，由于容易受观测地气候、环境、仪器性能、安装高度、记录方式和人为因素等影响，降水量观测值存在着随机误差和系统误差。

1 翻斗式雨量计计量误差

翻斗式雨量计计量误差有风力误差、翻斗误差、溅水误差、蒸发误差、沾水误差、仪器误差等方面。误差的Z主要来源是风力误差、翻斗误差。

1）风力误差（又称空气动力损失）

在观测场环境合乎降水量观测要求的条件下，风力误差主要因高出地面安装的雨量器（计），在有风时阻碍空气流动，引起风场变形，在器口形成涡流和上升气流，器口上方风速增大，使降水迹线偏离，导致仪器承接的降水量系统偏小。另外，降雨时如果有大风存在，强风则将雨柱由垂线改为斜线，使承雨器口的有效面积减小，从而使收集到的降水及测得的降水量也就减小。所以，应在雨量器的周围安置适当的防风罩，以提高测量准确度。

风力误差是降水量观测系统误差的主要来源，一般可使年降雨量偏小2%～10%。

2）翻斗误差

当翻斗内盛积的水量达到起动值W1时，翻斗就要翻转，倾倒积水。但每翻转一次倾倒出的水量θ为：θ=W1-q+ΔW。式中，q为倒水后在斗内残存的水量，ΔW为翻斗从开始翻转到中间隔板越过ZX线这段时间继续进入斗内的水量。翻斗在翻转过程中的进水量受降水强度h的影响，即：ΔW =h·Δt。Δt是翻斗从起动到中间隔板越过ZX线的时间，是由翻斗材料、翻斗质量等制约的仪器常数。采用轻质木料，薄的斗壁，可使翻斗的转动惯量减小，从而可缩短Δt，以减小误差。据实验，Δt约为0.22～0.24s。由于自然降水强度h是随机变量，因而ΔW也时大时小，从而影响每斗倾倒的水量θ，由此可带来较大的测量误差。

2 雨日观测误差

测量降雨量不仅需要知道某一时段的降雨总量，还应该知道降雨随时间变化的全部过程，从而推求降雨强度，或记录雨日资料。

翻斗式雨量计记录的降水过程，就其本质上说是呈间歇性的，这是由仪器工作原理所决定的。当降水很小时，仪器记录的降雨起始时间往往推迟，而降雨结束时间往往提前。若降雨量达不到使计量翻斗翻转一次所需要的水量，翻斗雨量计的输出就为零，即存在阈值误差。

这一局限性也是一切以脉冲信号传输方式为基础的雨量计共有的局限性，是很难克服的。对于需要控制雨日地区分布变化的基本雨量站，尤其应该注意采取一定的措施解决这一问题。

3 其他误差

水文自动测报系统雨量的遥测，除有上述系统性误差和的一般性随机观测误差外，还有以下几个方面的误差：一是通信传输设备（发射或接收装置）的系统时钟不准，导致记录时间误差；二是信号接收误差，这类误差通常由信号接收引起。如信号碰撞，使信号丢失，导致系统误认为是无降雨；通信传输过程中同频干扰，收到误码，导致降雨观测误差，这常使降雨量出现异常不合理，有时候表现为负值，有时候表现为很大的值。