4.2 人工雨量器观测
降水量人工观测通常采用雨量器,适用于驻测或委托观测的雨量站,观测液态和固态降水量。
4.2.1 观测仪器
1.仪器组成与结构
雨量器由雨量筒和量雨杯两部分组成,如图4.1所示。雨量筒用来承接降水,包括承雨器、储水筒、储水器和器盖。用于观测固态降水的雨量器,配有无漏斗的承雪器,或采用漏斗能与承雨器分开的类型。量雨杯是来测读降水量数值。
图4.1 雨量器及量雨杯
1—承雨器;2—漏斗;3—储水筒;4—储水器;5—承雪器;6—器盖
承雨器为圆筒状,口内直径为
;为防止雨水溅入,口缘呈内直外斜的刃口状,内壁光滑,刃口角度40°～45°;极限条件下,进入承雨器口的降水不溅出承雨器口外。承雨器几何尺寸精度要求很高,因此要求材料坚实,承雨器口面与器身中心轴线垂直,与储水筒外壳底面平行。
量雨杯内径为40mm,其内截面积为承雨器口内截面积的1/25,即降在承雨器口1mm的降水量,倒入量雨杯内的高度为25mm,高度上放大了25倍。因此,量雨杯的刻度即以25mm高度作为降水量1mm的标定值。量雨杯的刻度是降水量的直接读数,精确至0.1mm,最大刻度为10.5mm,最小刻度为0.1mm。
2.仪器安装
(1)位置要求。雨量器应安装在雨量观测场内(参见第3章),当地面观测环境不符合要求时,可设置杆式观测场,特殊情况下可设置房顶观测场。
(2)高度要求。雨量器的安装高度,以承雨器口在水平状态下至观测场地面的距离计,一般为0.7m。杆式雨量器安装高度为2.5～3.0m。
多年平均降雪量占年降水量达20%以上的地区,观测降雪量的雨量器(计)安装高度为2.0m;积雪深的地区,可适当提高,但不应超过3.0m,并要在器口安装防风圈。
雨量器安装后高度不应随意变动,以保持降水量观测资料的一致性和可比性。
(3)固定要求。雨量器要固定安置于埋入土中的圆形木柱或混凝土基柱上。基柱埋入土中的深度要能保证雨量器安置牢固,在暴风雨中不发生抖动或倾斜。基柱顶部要平整,承雨器口应水平。使用特制的带圆环的铁架套住雨量器,铁架脚用螺钉或螺栓固定在基柱上,保证雨量器的安装位置不变,还要便于观测时替换雨量筒。
4.2.2 观测方法
用雨量器观测降水量,采用定时分段观测,段次及相应时间,见表4.1。
表4.1 降水量分段次观测时刻表
各雨量站的降水量观测段次,在少雨季节时采用1段次或2段次,遇暴雨时随时增加观测段次;自记雨量计与人工雨量器进行校测时可采用1段次或2段次;当自记雨量计发生故障时,不少于2段次。
1.液态降水量观测
在进行液态降水量观测时,首先应检查人工雨量器有无变形,漏斗有无裂纹,储水筒有无漏水,器口是否水平等,再用量雨杯测记降水量。
使用量雨杯读数时,视线应与水面凹面最低处平齐,观读至量雨杯的最小刻度,并立即记录,然后校对读数一次。降水量很大时,可分数次量取,分别记在备用纸上,然后累加得其总量,并记录在降水量人工观测记载簿中。
观测时如遇较大降水,取出储水筒内的储水器,放入备用储水器,然后到室内用量雨杯测记降水量。如降水很小或已停止,可携带量雨杯到现场测记降水量。暴雨时,应及时更换储水器,防止降水溢出。如已溢流,同时更换储水筒,并量测筒内降水量。如遇特大暴雨,无法进行正常观测工作时,及时进行暴雨调查,调查估算值记入降水量人工观测记载簿中,并加文字说明。
此外,为了减少蒸发损失,在降水停止后应及时观测降水量;为保证下次观测精度,观测后应清除储水器、储水筒和量雨杯内的积水,并定期清洗储水器、储水筒和量雨杯。
2.固态降水量观测
在降雪或降雹时,卸下承雨器的漏斗或将承雨器换成承雪器,取走储水器,用储水筒承接雪或雹。固态降水量的量测有以下3种方法。
(1)取回储水筒内的雪或雹,经自然融化后(不得用火烤),用量雨杯量测。
(2)取定量温水加入储水筒融化雪或雹,用量雨杯测出总量,减去加入的温水量,即得雪或雹量。
(3)配有感量不大于1g台秤的站,可用称重法。称重前将附着在储水筒外的降水物和泥土等清除干净,用台秤称出总质量,将储水筒内降水物清理干净后,再称出储水筒的质量,按式(4.1)换算成降水量。
3.特殊项目观测
有特殊项目观测的测站,在进行降水量观测时,如遇到固态降水物或需要观测雾、露、霜时,记录降水物符号,降水物符号记于降水量数值的右侧,单纯降雨或无人驻测的雨量站不注记降水物符号。
降水物符号有:﹡——雪;·﹡——有雨,也有雪;A﹡——有雹,也有雪;A——雹或雨夹雹;∪——霜;≡——雾;Ω——露。
(1)雪深与雪压观测。当观测场四周视野地面被雪覆盖超过一半时,测记雪深。雪深记录以cm为单位,记至1cm。
在观测场安置面积为1m×1m的测雪板进行雪深测量,亦可在观测场附近选择一块平坦、开阔地面,于入冬前平整好,并做上标志作为测记雪深的场地。测记雪深采用最小刻度为1cm的专用测雪杆。每次测量雪深分别测3点,求其平均值作为该次测量的值;在测雪板上观测,3点相距0.5m;在附近场地上观测,3点相距5～10m,且每次测点位置不应重复。
将测得的雪深折算成降水量,其方法是:雪深超过5cm时,可用体积法或称重法测量与雪深相应的雪压(记至0.1g/cm2),同时观测降雪形态,作为建立雪深和雪压关系的参数;未测雪压者,可将雪深与同期用人工雨量器观测的降雪量建立关系,必要时可乘以系数0.1将雪深折算成降水量。
将雪深、雪压或雪深折算系数记在降水量人工观测记载簿相应的备注栏中,也可列表单独记载。雪深和雪压只观测当日或连续数日降雪的新积雪,一日或连续数日降雪停止后,将测雪板上或测记雪深场地上的积雪清除;冬季降雪量较大且不易消融的地区,可采用压实并平整场地上积雪的办法测量新积雪深。
(2)冰雹直径观测。冰雹直径记录以mm为单位,记至1mm。遇降较大冰雹时,选测几颗能代表为数最多的冰雹粒径作为平均直径,并挑选测量最大冰雹直径。被测冰雹的直径,为3个不同方向直径的平均值,冰雹直径记录在降水量人工观测记载簿相应的备注栏中。