积雪冻土和电线积冰的观测

降水的测量降水强度的等级划分，根据日降水量确定。24h内降水<10mm，小雨

10~24.9mm，

中雨25~49.9mm，大雨

50~99.9mm，暴雨

100~199.9mm，大暴雨

>200mm，特大暴雨降水量的测量雨量筒：构造：金属外层护套上部为一接水器，直径20cm，上缘采用一个圆环硬铜箍，节水口下为一漏斗，雨水收集后由漏斗注入到取样玻璃瓶内。放置：安装高度70cm使用：每天人工读取四次时段内的降水总量，用口径远小于雨量筒接水面积的特制量杯读水，精确至±0.05mm加上加热装置可测降雪量雨量杯直径与雨量筒直径的关系是一定的。承雨口的半径为R，雨量杯的半径为r，那么降水量为1mm时，雨量杯中的降水的高度h为：

h=R2/r2我国现用的雨量筒的半径为10cm，量杯为2cm。筒内积水深度为1mm时，量杯内水深为25mm。量杯上每2.5mm刻一条线代表降水量0.1mm，这样可提高降水量的分辨力。单翻斗雨量传感器该传感器也是用来自动测量降水量的仪器，主要由承水器(口径为159.6mm)、过滤漏斗、翻斗、干簧管和底座等组成。降水通过承水器，再通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转成脉冲信号（1脉冲为0.1mm）传输到采集系统。仪器测量范围0-4mm/min。

双翻斗雨量传感器装在室外，主要由承水器(常用口径为20cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。采集器或记录器在室内，二者用导线连接，用来遥测并连续采集液体降水量。双翻斗雨量传感器与记录器连接作为连续测量降水量的仪器称为双翻斗雨量计。当有降水时，承雨器里收集的降水通过漏斗进入上翻斗。当雨水累积到一定量时，由于水本身重力作用使翻斗翻转，水进入汇集漏斗。降水从汇集漏斗的节流管注入计量漏斗时，就把不同强度的自然降水，调节为比较均匀的大强度降水，以减少由于降水强度不同所造成的测量误差。当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时，计量翻斗把降水倒入计数翻斗，使计数翻斗，使计数翻斗翻转一次。用来连续记录液体降水的自记仪器，它由承水器(通常口径为20cm)、浮子室、自记钟和虹吸管等组成。有降水时，降水从承水器经漏斗进水管引入浮子室。浮子室是一个圆形容器，内装浮子，浮子上固定有直杆与自记笔连接。浮子室外连虹吸管。降水使浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上划出记录曲线。当自记笔尖升到自记纸刻度的上端(一般为10mm)浮子室内的水恰好上升到虹吸管顶端。虹吸管开始迅速排水，使自记笔尖回到刻度“0”线，又重新开始记录。自记曲线的坡度可以表示降水强度。由于虹吸过程中落入雨量计的降水也随之一起排出，因此要求虹吸排水时间尽量快，以减少测量误差。安装与检查

⑴调整零点，往承水器里倒水，直到虹吸管排水为止。待排水完毕，自记笔若不停在自记纸零线上，就要拧松笔杆固定螺钉，把笔尖调至零线再固定好。

⑵用10mm清水，缓缓注入承水器，注意自记笔尖移动是否灵活；如摩擦太大，要检查浮子顶端的直杆能否自由移动，自记笔右端的导轮或导向卡口是否能顺着支柱自由滑动。

⑶继续将水注入承水器，检查虹吸管位置是否正确。一般可先将虹吸管位置调高些，待10mm水加完，自记笔尖停留在自记纸10mm刻度线时，拧松固定虹吸管的连接螺帽，将虹吸管轻轻往下插，直到虹吸作用恰好开始为止，再固定好连接螺帽。此后，重复注水和调节几次，务必使虹吸作用开始时自记笔尖指在10mm处，排水完毕时笔尖指在零线上。

观测和记录

自记记录供自动站雨量缺测时，整理各时降水量及挑选极值用。遇固体降水时，处理方法同翻斗式遥测雨量计。

⑴自记纸的更换

①无降水时，自记纸可连续使用8-10天，用加注1.0mm水量的办法来抬高笔位，以免每日迹线重叠。

②有降水（自记迹线上升≥0.1mm）时，必须换纸。自记记录开始和终止的两端须做时间记号，可轻抬自记笔根部，使笔尖在自记纸上划一短垂线；若记录开始或终止时有降水，则应用铅笔做时间记号。

③当自记纸上有降水记录，但换纸时无降水，则在换纸前应作人工吸虹（给承水器注水，产生吸虹），使笔尖回到自记纸“0”线位置。若换纸时正在降水，则不作人工虹吸。

④其它同翻斗式遥测雨量计。

⑵自记纸的整理

①在降水微小的时候，自记迹线上升缓慢，只有累积量达到0.05mm或以上的那个小时，才计算降水量。其余不足0.05mm的各时栏空白。

②其它同翻斗式遥测雨量计。

称重式自记雨量器利用弹簧装置或一个重量平衡系统，将储水器连同其中积存的降水的总重量连续记录。量程一般150～750mm，特别适合记录雪、冰雹和雨夹雪。保持最小的蒸发损失（油或其他抑制剂）通过将垂直位移转化为角位移，再通过机械把角位移传递给自计钟、记录纸或数字化记录。校准通常用一组砝码放置在集水器或储水桶内，提供与降水等值的预定值。降水量误差的测量代表性动态误差：由于自然条件不同所造成测量值的误差；如：雨水溅失、

蒸发损失、

风场。静态误差：测量仪器本身固有的误差。动态误差（1）溅水误差由承水器向外溅水和地面向承水器溅水所造成的降水测量误差。承水器应有一定深度，其边沿都设计为刀刃状，以避免落入承水器的水再溅出。承水口高于地面一定的高度，可防止周围地面植被将雨水回溅。但遇到大到暴雨时，溅水误差不可避免，约为1%~2%。（2）蒸发误差蒸发误差与降水强度、气象条件、台站地理位置与仪器的结构材料等有关。微量降水的蒸发相对误差较大，极微量的降水可能只附着在承雨器上，还没有流入感应器，就蒸发了。减少蒸发误差，一般要求承雨器接水面光滑；使用实时自动测量设备。（3）风造成的误差风是影响降水测量准确性的主要原因。CMA指出该误差可在总降水量的10%以上。WMO指出雨量器承水口上方，由于系统的风场变化而导致的降水量误差一般为2%~10%。祁连站建成标准DFIR型降水观测场2012年10月，中科院祁连站科研人员把汗水和热情挥洒在祁连山区。科研人员在葫芦沟小流域试验样地内新建一个大型标准降水观测场，采用世界气象组织推荐的DFIR型（DoubleFenceIntercomparisonReference）防风圈，它是以称重降水传感器为中心，由木质或铁质叶片制成的栅栏围成的内、外两圈的正八边体，外高内低，以提高固态降水的捕获率，保证降水量准确、可靠的测量。

DFIR型防风圈（图1）防护物采用是两个同心八角形的栅栏的结合体，它的作用是为了削弱风对降水计接收水平面的影响，并且转化水平方向上的漩涡为垂直方向上的漩涡。外围的栅栏是一个内切于直径为12m圆内的八角形，每一边长为4.6m。栅栏上边缘距离地面高3.5m，下边缘距离地面2.0m。为阻止栅栏下部随风飘流，支持物被安装在栅栏墙的中部。内部栅栏是一个内切于直径为4m圆内的八角形，每一边长1.6m，内栅栏距离地面高3m，下边缘距离地面1.5m。Tretyakov式降水计置于双层栅栏中心安装，承雪口距离地面3m高。不推荐安装承雪口高度超过内栅栏的上部边缘，并且也不要低于此高度10cm。双层栅栏位置的选择提升地形学的优势，避免了严重暴雪的影响。

风对固态降水的影响比液态降水大得多。根据国内外试验，在器口未加任何防护的情况下，仪器捕获的降雪量比实际平均偏小10%～50%，最大可达100%。为获得较为准确的降雪量资料，除了尽可能将观测场选在受风影响小的地方外，近百年来世界许多国家都在研究削减器口风力影响的防风圈，主要采用的防风圈形式有前苏联的特立奇耶夫式(Tretyakov)、加拿大的尼夫式(Nipher)、美国的奥尔特式(Alter)、WMO(1985)的(DFIR:DoubleFenceIntercomparisonReference)等。

降水测量对仪器的安置，特别是对风非常敏感。于是我们选择WMO推荐的坑式雨量器（PitGauge）。将雨量器放置在安置了防溅网的坑内，雨量器的口与地面齐平。雨量器与坑边要有足够的距离，以防雨水溅入。用高强度塑料或金属做成的（中央开口以放入雨量器）防溅网跨架在坑口，坑内要有排除积水的设备。WMO（1984）给出了这种坑式雨量器的设计图。

防溅网整体大小为1.2×1.2m，如图2。防溅网的四边加固，防溅网的正中间留出15×15cm大小的区域供我们放置仪器。防溅网应保持整体的平整和小网格的规整。防溅网应进行防锈蚀处理，必须刷防锈漆和清漆以保持本色。习题表征降水的物理量有哪些？常用的自计式雨量计有哪些？翻斗式雨量计工作原理？虹吸式雨量计工作原理？降水的误差？

蒸发的测量主要内容1.蒸发量2.蒸发量观测存在的问题3.测定蒸发量的主要仪器（1）小型蒸发器（2）E-601B型蒸发器（3）超声蒸发传感器蒸发是指水汽分子从水面、冰面或其他含水物质表面逸出的过程。液或者固态转化为气态。蒸发量是从水（冰）面飞出的水汽分子通量与回到水（冰）面的水汽分子通量的差值。蒸发量的观测（1）蒸发量是指水面蒸发量：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，取一位小数。（2）存在的问题？降水的测定主要是代表性问题，基本上不存在准确性问题，而蒸发的观测则不仅存在代表性的问题，而且也存在测定的准确性问题3、测定蒸发量的主要仪器（1）小型蒸发器

小型蒸发器为一口径20±0.03cm、高11.5cm的金属圆盆，口缘镶有角度为40－45°、内直外斜的刀刃形铜圈，器旁有一倒水小嘴至底面高度距离为6.8cm，俯角10－15°。为了防止鸟兽饮水，器口附有一个上端向外张开成喇叭状的金属丝网圈。

一般情况下蒸发器安装在口缘距地面70cm高处。每天20时进行观测，测量前一天20时注入20mm清水（即今日原量）经24小时蒸发剩余的水量，蒸发量计算公式如下：A=H0+R-H1蒸发量＝原量＋降水量－余量

蒸发器内的水量全部蒸发完时，记为﹥20.0，此种情况应避免发生，平时要注意蒸发情况，增加原量。结冰时用称量法测量，其它季节用杯量法或称量法均可。有降水时，应取下金属丝网圈；有强烈降水时，应随时注意从器内取出一定的水量，以防止溢出。（1）小型蒸发器3、测定蒸发量的主要仪器

（2）E-601B型蒸发器

E-601B型蒸发器主要由蒸发桶、水圈、溢水桶和测针四部分组成。工作环境温度要求是0－±50℃。（2）E-601B型蒸发器

（2）E-601B型蒸发器

蒸发桶是一个器口面积为3000平方厘米、有圆锥底的圆柱形桶，器口要求正圆，口缘为内直外斜的刀刃形。桶底中心装有一根直管，在直管的中部有三根支撑与桶壁连接，以固定直管的位置并使之垂直。直管的上端装有测针座，座上装有器内水面批示针，用以指示针，用以指示蒸发桶中水面高度。在桶壁上开有溢流孔，孔的外侧装有溢流嘴，用胶管与溢流桶相连通，以承接因降水从蒸发桶内溢出的水量。桶身的外露部分和桶内侧涂上白漆，以减少太阳辐射的影响。

水圈是装置在蒸发桶外围的环套，用以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响。它由四个相同的、其周边稍小于四分之一的圆周的弧形水槽组成。水槽用较厚的白铁皮制成，宽20厘米，内外壁高度分别为13.7厘米和15.0厘米。每个水槽的外壁上开有排水孔，孔口下缘离水槽均应按蒸发桶的同样要求涂上白漆。水圈内的水面应与蒸发桶内的水面接近。溢水桶用金属或其它不吸水的材料制成。它用来承接因暴雨从蒸发桶溢出的水量。用量尺直接观测桶内水深的溢流桶，应做成口面积为300平方厘米的圆柱桶；不用量尺观测的，所用的溢流桶的形式不拘，其大小以能容得下溢出的水量为原则。放置溢流桶内的箱要求耐久、干燥和有盖。须注意防止降落在胶管上的雨水顺着胶管流入溢流桶内。不出现暴雨的地方，可以不设置溢流桶。

测针用于测量蒸发器内水面高度。使用时将测针的插杆插在蒸发桶中的测针座上，插杆下部的圆盘与座口相接。测杆上附有游标尺，可使读数精确到0.1毫米。测杆下端有一针尖，用磨擦轮升降测杆，可使针尖上下移动，对准水面。针尖的外围水面上套一杯形静水器，器底有孔，使水内外相通。静水器用固定螺丝与插杆相连，可以上下调整其位置，恰使静水器底没入水中。（2）E-601B型蒸发器的测针3、测定蒸发量的主要仪器（3）超声蒸发传感器

超声蒸发传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对E-601B型蒸发器内水面高度变化进行检测，

，CW水中声速、t超声波脉冲往返于水面高度H经历的时间，转换成电信号输出。并配置温度校正部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。它的测量范围为0-100mm，分辨率0.1mm，测量准确度±1.5%，在气温0--+50℃范围使用。测量误差测量误差埋入地中相比于地上，有助于减少不良边界影响，如侧壁的辐射和大气与蒸发器之间的热交换。不利之处：1）杂质多，难消除；2）渗漏不易检测；3）植被高度影响；4）蒸发器与土壤热交换.蒸发器内的水面高度很重要。

积雪、冻土和电线积冰的观测主要内容 积雪的观测冻土的观测电线积冰的观测1.积雪的观测积雪：测站四周能见面积被雪（包括米雪、霰、冰粒）覆盖超过一半时称为积雪。雪深：从积雪的表面到地面的垂直深度，单位为厘米（cm），取整数雪压：单位面积上的积雪重量，单位为：克/平方厘米（g/cm2），取一位小数.1.积雪的观测观测地点的选择

雪深、雪压的观测地段，应选择在观测场附近平坦、开阔的地方。入冬前，应将选定的地段平整好，清除杂草，并作上标记。1.积雪的观测-雪深量雪尺：一木制的有厘米刻度的直尺将尺子垂直的插入雪中到地表为止（勿插入土中）依据雪面所遮掩尺上的刻度线，读取雪深的厘米数（取整，小数四舍五入）观测方法（量雪尺）观测时，要在台站附近平坦地面上选取三个不同测点分别进行测量，两点之间一般要相距10m以上，并取三个测点测量结果的平均值来表示本站的积雪深度。由于积雪除了和降雪量有关，还与当时的地形、风速和积雪融化程度有关，因而积雪深度测量代表性较差。1.积雪的观测-雪深超声波雪深传感器h=H-1/2c·t利用超声波在声阻抗不同的两种物质介面上产生发射的性质测量界面距离的原理，可测量积雪深度。1.积雪的观测-雪压体积量雪器：由内截面积为100cm2的金属筒、小铲、带盖的金属容器和量杯组成1.积雪的观测-雪压体积量雪器：观测前半小时把量雪器拿到室外，取样前，把量雪器清干净，取样时，把量雪器垂直的插入雪中，直到地面。然后拨开量雪器一方的雪，把小铲沿量雪器口插入，连同量雪器一起拿到容器上，再抽出小铲，使雪样落入容器内，加盖拿回室内等雪融化后，再用量杯测定其容积,P＝M/1001.积雪的观测-雪压称雪器：由带盖的圆筒和秤、小铲组成1.积雪的观测-雪压称雪器：取样时，将圆筒向下垂直插入雪中，直到地面然后拨开圆筒一边的雪，把小铲插入圆筒底沿下面，连同圆筒一起拿起，盖好筒盖再将筒翻转，擦净粘在筒外的雪。把筒挂在秤上，移动秤砣，直到秤杆水平为止。P＝M/S＝50×m/50＝m，m为秤杆的刻度数2.冻土冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0℃或以下而呈冻结的状态。进行冻土观测的测站，应根据埋入土中的冻土器内水结冰的部位和长度，来测定冻结层次及其上限和下限深度。冻土深度以厘米（cm）为单位，取整数，小数四舍五入。当地面温度降到0℃或以下，土壤开始冻结时，在每日8时观测一次冻土，直至次年土壤完全解冻为止。冻土观测的仪器是冻土器。

冻土器由外管和内管组成。外管为一标有0cm刻度线的硬橡胶管；内管为一根有cm刻度的橡皮管(管内有固定冰用的链子或铜丝、线绳)，底端封闭，顶端与短金属管、木棒及铁盖相连。内管中灌注当地干净的水(河水、井水、自来水等)至刻度的0线处。测站须根据当地可能出现的最大冻土深度，采用长度规格适用的冻土器。冻土器应安装在有自然覆盖物的地段。有直管地温表的气象站，可安装在直管地温场中320cm深层地温表的西边，相距约50cm。外管和内管的0线刻度要平齐，并与地表在同一水平面上。2.冻土

进行冻土观测时，一手把冻土器的铁盖连同内管提起，用另一只手摸测内管冰(包括冻结得不够坚实的冰柱)所在位置，从管壁刻度线上读出冰上下两端的相应刻度数，分别为此冻结层的上、下限深度值。冻土深度观测完毕即将内管重新插入，并盖好盖子。遇有两个或两个以上冻结层，应分别测定每个冻结层的上、下限深度。冻土深度不足0.5cm时，上、下限均记“0”。当冻结层的下限深度超出最大刻度范围时，应记录最大刻度数字，并在数字前加记“＞”符号，如＞×××。待冻土期结束后，应换用更长规格的冻土器。观测操作力求迅速，尽量勿使内管弯折。遇结冰不够坚实或气温较高时尤须小心，尽量避免冰柱滑动或消融。当内管水量不足时，应及时补充加水。但不能在临近观测前加水，以免水温偏高影响观测。内管灌水时，应注意不能使水柱中余留气泡；勿使降水和其它物体落入外管内，否则应及时清除；每年使用冻土器前，应注意检查内管、外管的0线与地面是否齐平。若产生位移，应在土壤冻结前调整好；冻土期结束后，应将内管的水放掉，晾干，收回室内妥善保管，外管口用不渗水的物品包扎牢；在冻结较深的地区，为提取内管和观测的方便，可在靠近冻土器的东北侧设一吊架供观测时吊取内管。3.

电线积冰

电线积冰是指雨淞、雾淞凝附在导线上或湿雪冻结在导线上的现象。附着在导线上的霜、干雪花和沾附的雨滴，因气温下降至零下而冻结少量的冰，都不作为电线积冰。

从积冰架上的导线开始形成积冰起，至积冰消失止，称为一次积冰过程。

观测须测定每一次积冰过程的最大直径和厚度，以毫米（mm）为单位，取整数。当所测单纯的雾淞直径达到15mm或雨淞、湿雪冻结物或包括雾淞在内的混合积冰直径达到8mm时，尚须测定一次积冰最大重量，以克/米（g/m）为单位，取整数。

电线积冰观测，应在电线积冰架上进行。

积冰架电线积冰架一般由两组支架组成，一组成南北向，一组成东西向，两组之间距离以互不影响、方便操作为宜。观测辅助工具（1）合页箱：用以截取导线上的积冰物。它是一个25cm长，两端封闭的金属圆筒，筒分开上下两半，一边用合页连接。筒的直径，一般有15cm和25cm两种。每种规格的合页箱应各配两个，一个供东西向导线用，另一个供南北向导线用。为避免记录发生混淆，箱外应标明方向，定向专用。观测辅助工具⑵量杯：通用毫升（ml）量杯，用以测定积冰重量。⑶台称：单位为g，用以测定积冰重量。⑷外卡钳：用以测定积冰直径和厚度。⑸米尺：用以测定积冰直径和厚度。⑹手锯、鱼尾钳、三棱刮刀、喷灯：用以切割和清除积冰积冰过程一次积冰过程，一般可以包括积冰的发展、保持、崩塌或消融几个阶段。这几个阶段可能顺次出现，也可能反复交错出现，时间长短不一。往往积冰在总的增长过程中，会夹杂出现一些较小的崩塌现象。只有当积冰增长至本次过程的最大程度时，在随之而来的崩塌之前，是进行积冰最大直径、厚