降水測量~氣象儀器和觀測方法指南

6概述量，也不爭論那些需要特地裝備的不是標準氣象觀測的測量〔例如雨滴的尺度分布。雷達和衛(wèi)星的降水測量，以及在海上的降水測量分述于別的幾章中。有關(guān)降水測量的信息也可參閱WM1994，其中對積雪的測量賜予了尤其詳盡的描述。代表性在降水測量中是特別鋒利的問題。降水測量對儀器的安置、風(fēng)和地形等都格外敏感，而描述測量環(huán)境歷史沿革的資料對降水資料的用戶是至為重要的。更牢靠。這一點在設(shè)計站網(wǎng)時應(yīng)當(dāng)是主要的考慮因素。定義降水是從云中降落或從大氣沉降到地面的液態(tài)或固態(tài)的水汽分散物，包括：雨、雹、雪、露、霧凇、白霜和霧降水。在一段時間降落到地面的降水總量，用降水所掩蓋的水平地外表的垂直深度來表示〔固態(tài)降水用水的當(dāng)量，降雪也可用掩蓋在平坦水平外表上的雪深度來表示。單位和標尺降水的單位是長度單位。對液態(tài)降水通常以毫米為單位。日降水量應(yīng)當(dāng)讀到0.2mm，最好讀到0.1mm。周和月的降水總量，至少應(yīng)準確到1mm。日降水量的測量應(yīng)定時進展。少于0.2mm的降水通常作為微量降水。降水率的單位用單位時間的長度表示，通常為mm.h-。降雪測量以厘米及其格外位為單位，讀到0.2cm。少于0.2cm的降雪通常作為微量降雪。每日地面雪深的測量讀到厘米的整數(shù)位。氣象要求第1章對降水測量的準確度、圍和區(qū)分率提出了要求，并規(guī)定5%為可到達的準確度〔置信度為95%。就天氣和氣候應(yīng)用來說，一般觀測時次是每小時、每3小時和每日。對于某些應(yīng)用，要在格外短的時間去測量格外強的降水速率，就要求格外大的時間區(qū)分率。對于某些應(yīng)用，可使用觀測間隔為數(shù)周和數(shù)月的儲水式雨量器。測量方法儀器雨量器是測量降水最常用的儀器，通常是一個有垂直周邊的開口承水器，承水器為正圓筒，如主各不一樣，因此，其測量值不具有嚴格的可比性。對收集到的降水要進展體積或重量測量，重量測量量，受水口要高出地面，并在四周設(shè)置人工防風(fēng)圈。降水測量對儀器的安置，特別是對風(fēng)格外敏感。6.2節(jié)中爭論雨量器的安置問題，而6.4節(jié)相當(dāng)具體地爭論雨量器測量降水的誤差和可用的修正。本章還爭論測量其它類型降水〔霧、冰等〕和積雪的一些特別方法。但對一些尚未應(yīng)用于常規(guī)測量的有爭議的方法，例如利用光學(xué)散射方法的光學(xué)雨量計，就不作描述。在近期的會議報告中，例如由儀器和觀測方法委員會組織的〔WMO，1994b〕國際降水測量工作組的報告〔斯洛伐克水文氣象爭論所和瑞士聯(lián)邦技術(shù)爭論所，1993；WMO，1989b〕中有正在開發(fā)的方法的有用信息。代表一個有限的區(qū)域，這個區(qū)域的大小是資料累積期的長短、該區(qū)域自然地理的均勻性、當(dāng)?shù)氐牡匦伪緯浯尉庍M展表達。原理上，把三種區(qū)域性降水資料適當(dāng)?shù)鼐C合成國家降水網(wǎng)絡(luò)〔自動雨量器、雷達和衛(wèi)星，有望給使用大圍降水資料的用戶供給足夠準確的業(yè)務(wù)區(qū)域降水估量。14標準雨量器和相互比對6.4節(jié)中所爭論到的其它誤差。雨量器所收集的降水量比高于地面的雨量器要多WM198。將雨量器放置在坑，雨量器的口與地面齊平。雨量器與坑邊要有足夠的距離，以防雨水濺入。用高強度塑料或金屬做成的〔中心開口以放入雨量器〕防濺網(wǎng)跨架在坑口，坑要有排解積水的設(shè)備。WMO〔1984〕給出了這種坑式雨量器的設(shè)計圖。用于固體降水測量的標準雨量器，稱之為雙柵式比對用標準〔DFI。這種標準雨量器是在已有偏斜防風(fēng)圈的Tretyakov雨量器的四四周以八角形的雙層垂直柵欄。其設(shè)計圖和說明已由Goodison,SevrukandKlemm(1989)，WMO〔1985WMO〔Goodison等，將出版。在附錄6.中給出了用標準雨量器與雨量器進展比對的建議。檔案料，并匯編成測站的歷史沿革材料。節(jié)爭論了必需保存的場地的資料，這就是場地的具體描述，包括：雨量器四周主要障礙物的仰角，雨量器的外形，雨量器受水口離地高度以及測風(fēng)儀器的離地高度。下面各節(jié)〔特別是6.4節(jié)〕爭論各種類型儀器和施加于降水測量結(jié)果的修正值。這些修正值存在著不確定性，故必需保存原始記錄和修正公式。觀測方法上的任何轉(zhuǎn)變也必需記錄存檔。11次會議(1994)推舉。選址與安置任何測量降水的方法都是為了獵取在所要代表的區(qū)域〔無論是天氣尺度、中尺度或小尺度〕真實SevrukandZahlavova(1994)。WMO〔1992b〕對雨和雪的區(qū)域代表性作了具體的爭論。WMO〔1994a〕對有關(guān)區(qū)域降水和地形修正的計算方面的文獻作了介紹。大于障礙物與雨量器受水口高度差的兩倍以上。對每一場地，應(yīng)當(dāng)估算其障礙物的平均仰角，并繪制/或積雪的地點應(yīng)當(dāng)盡量選在避風(fēng)的地方，各個方向的來風(fēng)起到有效屏障的地方。然而，對液態(tài)降水，承受與地面齊平的雨量器可以有效地削減風(fēng)的影響和場地對風(fēng)的影響，或承受以下方法使氣流在雨量器受水口上方水平流淌。這些方法，按其效果大小排列如下：將雨量器安裝在有稠密而均勻的植被的地方。植被應(yīng)當(dāng)常常修剪，使其高度與雨量器受水口高度保持一樣；在其它地方，可承受適宜的圍欄造成類似〔a〕的效果；在雨量器四周裝防風(fēng)圈。地面，以防止過多的雨水濺入。非自記雨量器非自記或人工測量降水方法是需要由觀測員作測量的方法。一般雨量器儀器通常使用的雨量器包括一個集水器，它置于漏斗的上方，漏斗則導(dǎo)向儲水器，兩次觀測之間累積誤差。對降雨尤其是降雪建議使用防風(fēng)圈。已有多種雨量器承受了防風(fēng)圈〔參見WMO1989。測量儲水器中的水深。對液態(tài)降水來說，集水器受水口尺寸的大小并不是關(guān)鍵，但假設(shè)固態(tài)降水的量比較大，則需要至少是面積為200cm2的，200cm2—500cm2的雨量器是最為適用的。對雨量器的主要要求如下：集水器受水口的邊緣必需鋒利，壁垂直，外壁陡斜。用于測量降雪的雨量器，在設(shè)計上，要使?jié)裱┰谑芩谶吘壊灰追e聚，以免受水口口徑因之變??；要知道受水口的面積，其誤差應(yīng)不大于0.5%，正常使用條件下，構(gòu)造上應(yīng)保證受水口面積保持不變；集水器的設(shè)計應(yīng)當(dāng)防止水的濺入或濺出，對此可以通過足夠深的垂直壁和傾斜角度足夠大的漏斗〔45°〕來到達。以下圖給出了適宜的設(shè)計；適宜的雨量器集水器構(gòu)造上應(yīng)盡量削減沾濕誤差；儲水器的進水口要小，并應(yīng)有效防止輻射以削減蒸發(fā)的損失。每周或每月才進展一次讀數(shù)的雨量器，其構(gòu)造設(shè)計與每日觀測的雨量器形式相像，只是其儲水器的容量要大且要結(jié)實些。和尺寸。其直徑應(yīng)小于雨量器受水口直徑的33%，直徑越小，測量準確度越高?？潭葢?yīng)精細，一般來0.2mm0.1mm2mm2mm的標度最大誤差不應(yīng)超過±0.05mm2mm0.02mm。測量小的降水量時，如想獲得適宜的準確度，可將量筒底部的直徑漸漸變小。為避開視線誤差，有助于削減此類誤差。蒸發(fā)的油，則木制量尺就不適用，在這種狀況下，可以承受金屬或其他便于除去油污的材料制成的量刻度，至少每隔10mm標以數(shù)字，并應(yīng)包括放入量尺時其本身所帶來的修正量。量尺刻度任意點的最大誤差不能超過±0.05mm。只要有可能，應(yīng)當(dāng)用容積測量法來檢驗量尺的測量結(jié)果。操作讀數(shù)時，應(yīng)使量筒保持垂直，觀測者應(yīng)留意視線誤差。每次觀測后，應(yīng)馬上對非自記雨量器收集到的雪馬上進展稱重或?qū)⑵淙芑儆糜锌潭染€的量筒進展測量。也可以一起稱重，這是有假設(shè)干優(yōu)點的方法。先稱出儲水器和水的總重量，再減去儲水器的重量。這種方法沒有水濺出的危急，并且任何附著在筒壁上的水也包括在所稱的重量之中，這是很一般的方法，簡易可行。校準與維護受水口的直徑并確保它在允許的誤差圍。校準還包括對量筒或量尺的容量值檢查。常規(guī)維護應(yīng)當(dāng)包括：隨時對雨量器的水平狀態(tài)進展檢查，以防超出限度〔參見Rinehart，1983和Sevru，198皂水和清水洗刷到達，應(yīng)當(dāng)按要求更換破損部件；在有可能的地方，雨量器四周的植被應(yīng)當(dāng)修剪到5cm儲水式雨量器集水器，漏斗導(dǎo)向一個能足夠儲存整個季節(jié)降水量的大的儲水器〔或者是多雨地區(qū)的月總量。為減少蒸發(fā)，應(yīng)在儲水器放入一層厚度不小于5毫米的適宜的油或其它蒸發(fā)抑制劑以削減水分蒸發(fā)〔WMO1972，降水應(yīng)能順暢地通過油層并沉降到油層下的防凍溶液中。為使落入雨量器中的雪變?yōu)橐簯B(tài)，應(yīng)在儲水器中參加防凍液。防凍液要保持均勻分散狀態(tài)。按重量計算，將37.5%的商品氯化鈣〔純度78%〕和62.5%的水混合配成效果滿足的防凍液。乙二醇的水溶液或乙二醇與甲醇混合的水溶液也可以選用。后者價格較高，但腐蝕性比氯化鈣小，而且在雨水混33%。在一些國家，這種防凍液和油被認為是有毒的消耗品，是有害于環(huán)境的。應(yīng)從當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護機構(gòu)取得處理這些有毒物質(zhì)的指導(dǎo)準則?！矃⒁?.3.1節(jié)一般雨量器一樣施加修正。器的位置難以找到等，這些都需要實施特地的治理。對這些雨量器的數(shù)據(jù)作質(zhì)量評估時要特別留意。雨量器的誤差與修正6.5有關(guān)誤差與修正的全面資料可在WMO〔1982，1984，1986〕中找到，特別是有關(guān)降雪量的測量誤差和修正，在WMO〔1994b〕和Goodison等人的著作〔馬上出版〕中均有所述。近期用于調(diào)整加拿大、WMO〔1982〕WMO〔1989a〕描述了誤差是如何發(fā)生的。有關(guān)這個論題的會談?wù)撐氖占赪MO〔1986，1989b〕中。用一般雨量器測出的降水量可能比實際到達地面的降水量要少30%甚至更多。系統(tǒng)性誤差將隨著降水形態(tài)〔雨、雨夾雪、雪〕的不同而變化。固體降水測量中的系統(tǒng)誤差通常要大于液體降水測量中的系統(tǒng)誤差，而且可能高達一個數(shù)量級。在水文學(xué)的很多應(yīng)用中，必需首先對資料作出調(diào)整，以便在進展計算前考慮到誤差。固然，這種調(diào)整可能也是不準確的〔甚至可能使事情變得更糟。所以，原始資料應(yīng)作為根本檔案永久保存，以維系數(shù)據(jù)的連續(xù)性，并作為將來數(shù)據(jù)調(diào)整改進的最正確根底——假設(shè)有一天，這種改進成為可能。修正下述局部的或全部的誤差項，可以估算降水量的真實值：在雨量器受水口上方，由于系統(tǒng)的風(fēng)場變形而導(dǎo)致的誤差，一般對降雨為2%—10%，對降10%—50%；由于沾濕集水器壁導(dǎo)致的沾濕誤差；倒空儲水器時導(dǎo)致的沾濕誤差，b、c2%—151%—8%；儲水器水分蒸發(fā)導(dǎo)致的誤差〔在炎熱氣候條件下尤為重要〕為0%—4%；由于吹雪或飄雪導(dǎo)致的誤差；濺入的或濺出的水導(dǎo)致的誤差，為1%—2%；隨機誤差和儀器誤差。前6項誤差是系統(tǒng)性誤差，是按其重要性挨次排列的。由吹雪或飄雪，以及濺入的或濺出的水導(dǎo)e項和f以量化，對大多數(shù)雨量器的數(shù)據(jù)調(diào)整的一般模式承受以下形式：P kPk c

kPg

P1

P2

P3Pk

為調(diào)整后的降水量，kPc

為集水器收集到的降水量，P為雨gPP

為儲水器倒空后沾濕損失的調(diào)整量；1 2P為儲水器蒸發(fā)損失的調(diào)整量。3這些修正用于日降水總量或月降水總量的測算，或在某些場合中，也可用于單次降水的測算。降水強度、空氣溫度和濕度，以及雨量器場地的特征。有了風(fēng)速、降水形態(tài)和強度等變量就足以確定修正值，有時僅用風(fēng)速一個變量就能確定。在那些沒有做過變量觀測的測點，通過對鄰近測點觀測值的插值也可以作出修正，為慎重起見，這種方法只能用于月降雨量數(shù)據(jù)的修正。的，那么，在四周地表的平坦度和四周障礙物視仰角的狀況下，用平均風(fēng)速的換算公式可求出受水口的風(fēng)速。附錄6.B給出了換算公式。公式與場地狀況親熱相關(guān)，需要對站址環(huán)境狀況和雨量器體降水而言。因此，雨量器應(yīng)以自然〔如樹林空地〕方式或人工方式〔即Alter，加拿大的NipherTretyakov〕予以擋護，以削減風(fēng)速對固體降水量測量的負面影響。形式而變化，也是雨量器倒水次數(shù)的函數(shù)。平均沾濕誤差每次觀測可到達0.2mm6測量一次的天氣站，這種損失可能格外嚴峻。在某些國家，沾濕誤差占到冬季降水量的15%—20%。在觀測時進展沾濕誤差修正是可行的。設(shè)計精良的雨量器，沾濕誤差很小。雨量器壁應(yīng)平滑且用不易受污染的材料制成。比方漆面是不適宜的，但搪瓷面就很適用。構(gòu)造上的接縫應(yīng)盡量少。11次會議(1994)推舉。蒸發(fā)損失隨雨量器形式和季節(jié)而變化。蒸發(fā)損失對于集水器不帶漏斗裝置的雨量器是嚴峻的問題，在春季尤甚。依據(jù)報告每天有超過0.8mm的損失。冬季的蒸發(fā)損失相對夏季的月份要少得多，約在0.1—0.2mm/還利用外層外表的反射以保持低水溫。很明顯，在各種天氣狀況下，為使用不同的雨量器和防風(fēng)圈所得到的資料具有可比性，對實際測量值進展修正是必要的。但是，但凡為了削減誤差而對降水觀測值進展了修正的，猛烈地建議應(yīng)將測量值與修正值同時公布。自記雨量計6.4在一般應(yīng)用中，有3種形式的自記雨量計：稱重式雨量計、翻斗式雨量計和浮子式雨量計。只有的無運動部件的自動雨量計也可承受，這些雨量計使用諸如電容探頭、壓力傳感器，以及光學(xué)或小型雷達裝置以供給與降水當(dāng)量成正比關(guān)系的電子信號。稱重式自記雨量計儀器記錄。全部降水，包括固體和液體形式，在其降落時就記錄下來。這種雨量計通常沒有自動倒水的裝置，其容積〔在倒水前的最大蓄積量〕相當(dāng)于量程從150mm750mm。這類雨量計必需使之保持最小的蒸發(fā)損失，為到達此目的，可向儲水器添加足夠的油或其他蒸發(fā)抑制液，在水面上形成一層薄膜。由〔見6.3.2節(jié)〕以溶化固體降水。防凍液的用量要依據(jù)推測降水量的多少以及推測在最小濃度時的最低溫度來打算。度與它們的測量和/或記錄特性有直接關(guān)系，這些特性由于制造廠家不同而有所不同。誤差與修正6.4實行短時間〔1〕讀數(shù)平均的方法，可削減這些不規(guī)章的記錄所造成的誤差。人工觀測誤差或某種系統(tǒng)誤差相關(guān)的隨機誤差，特別是蒸發(fā)誤差和沾濕誤差。在某些國家，把微量降以削減，由于即使格外小的降水量也會隨時間而累積?！踩缭職夂蚩傆嫷男拚赡芨鼮槔щy。自動天氣站的關(guān)心資料，如雨量計高度處的風(fēng)速、氣溫、當(dāng)前天氣和雪深等，對準確判別和修正自動雨量計的降水測量值是有用的。校準與維護水器或儲水器，就供給與降水量等值的預(yù)定值。校準應(yīng)在試驗室進展并應(yīng)遵從制造商的說明。設(shè)備的日常維護應(yīng)每3-4個月進展一次，取決于觀測點的降水狀況。雨量計的外狀況都要檢查，看有無松動或破損的部件，并保證雨量計水平放置。對記錄作去除和注釋前，必需對人工讀數(shù)與記錄紙或磁帶的記錄作比照檢查并確保全都。對集水器或儲水器應(yīng)倒空、檢查和清潔。假設(shè)有必要，重注入只用于測雨的油，或者在預(yù)料有固體降水時，則應(yīng)注入防凍液和油〔6.3.2節(jié)。為使雨量計有最大的使用圍，應(yīng)將記錄裝置置于“零”位。必要時，對磁帶、記錄紙以及電源也應(yīng)檢查和更換。需要一個萬用電表以檢查雨量計的電源和記錄系統(tǒng)，并使數(shù)據(jù)記錄器回零。翻斗雨量計翻斗雨量計適用于降雨率和降雨累計總量的測定，降雨率的測定可達200mm.hr-1甚至更高。儀器穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。在其正常位置時，斗應(yīng)?？吭趦蓚€定位銷之一上，定位銷使斗不致完全翻轉(zhuǎn)。雨水由集水器導(dǎo)入斗的上部，設(shè)定的雨量進入斗的上局部后，斗變得不穩(wěn)定并傾倒至另一?？课恢?。斗的兩局部設(shè)計成這樣一種形式：雨水會從斗的較低局部流空，與此同時，連續(xù)降落的雨水落入剛進入位成的記錄，記錄上每一步的距離代表技術(shù)指標規(guī)定的小量降雨發(fā)生的時間。假設(shè)需要具體的記錄，規(guī)0.2mm。規(guī)定雨量的斗。在大雨時250mm.h-1，這一誤差格外顯著。但這種誤差是可以掌握的，最簡潔的方的峰值。此外，還可附加一個裝置以加快斗的翻轉(zhuǎn)過程；主要是利用一個小薄片受到從集水器注入的雨水沖擊，從而給斗施加一個隨降雨強度而變化的額外的力。由于翻斗雨量計適合于數(shù)字化方法，所以對自動天氣站特別便利。由觸點閉合所產(chǎn)生的脈沖，能記錄器。誤差與修正源包括：大雨時翻斗翻轉(zhuǎn)的水損失，雖能削減但無法鏟除；通常設(shè)計的翻斗，其暴露的水面與其容積相比較大，導(dǎo)致水分蒸發(fā)的損失明顯，特別是在炎熱地區(qū)。這種誤差在小雨情形也是顯著的；在毛毛細雨或很小的雨的情形下，記錄的不連續(xù)性無法供給滿足的數(shù)據(jù)，特別是降雨起止時間無法準確界定；雨水可能附著于斗壁和斗邊上，導(dǎo)致斗殘存水，翻轉(zhuǎn)動作就需要抑制這額外重量。經(jīng)測試，打過蠟的斗翻轉(zhuǎn)所需水量比未打蠟的斗少4%。在沒有調(diào)整斗的校準螺絲的狀況下，由于外表氧化或受雜質(zhì)污染以及由于外表力的變化等緣由而使斗的沾水性能轉(zhuǎn)變，也使得容量的校準值發(fā)生轉(zhuǎn)變；從漏斗流入承水斗的水流可能導(dǎo)致略高的讀數(shù)，這取決于進水嘴的尺寸、形式和位置；由于雨量計的水平狀態(tài)未調(diào)整好，儀器極易產(chǎn)生摩擦和使斗處于非正常平衡狀態(tài)。加以修正。誤差，加熱的翻斗雨量計的測量效果格外之差。因此，不提倡在冬季在一個長期處于0℃以下的地區(qū)用這種雨量計進展降水的測量。校準與維護的容量，這一過程應(yīng)在試驗室條件下完成。量器進展每日的比對可以供給有用的修正系數(shù)，這是一種好的方法。各站的修正系數(shù)會不一樣。對于小強度降雨，修正系數(shù)通常大于1.〔讀數(shù)低，對于高強度降雨，修正系數(shù)小于1.〔讀數(shù)高。修正系數(shù)與降雨強度之間的關(guān)系不是線性而是一曲線。每年以校準的翻斗裝置更換舊的。浮子式雨量計在這類雨量計中，雨水流入裝有浮子的浮子室中，當(dāng)浮子室的水面上升時，浮子隨水面上升而垂直移動，通過適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)帶動自記筆在自記紙上移動。通過對集水器受水口、浮子、浮子室三者大小的調(diào)整，任何樣式的自記紙都可以承受。為了供給一個有用時段〔一般要求24小時〕的記錄，或者是將浮子室做得很大〔在這種狀況下使得自記紙的比例壓縮，或者是供給一種機制，當(dāng)浮子室水滿時能自動快速地將水排盡，使自記筆回到自記紙的底線上。通常是承受虹吸管方式。實際的虹吸過程應(yīng)當(dāng)在預(yù)定的水位上準確地開頭，在15秒。在有些儀器中，浮子室組件安裝在刀口上，使裝滿水的浮子室失衡，而水的涌動促進了虹吸過程，當(dāng)浮子室排空后，浮子室會回復(fù)到原來的位置。有的自記雨量計有一個強迫虹吸裝置，虹吸過程不超過5秒鐘。有一種程完畢后將水排入主浮子室中，以保證降雨總量的正確記錄。在冬季，假設(shè)浮子室收集的水有結(jié)冰的可能性，則有必要在雨量計部安裝加熱裝置〔最好用恒溫儀掌握。這樣可使浮子和浮子室免受損害，并使在結(jié)冰期間的降雨量仍得以記錄下來。在有電源的地方，用小型加熱器或電燈就很適宜，沒有電源的地方需要用另外的能源。一種簡便方法是利用一段要水平，由于熱量能使雨量計上方空氣產(chǎn)生垂直運動和增加蒸發(fā)損失，從而降低觀測的準確度。除了用水量進展校準外，這種雨量計的維護與稱重雨量計一樣〔見。露、積冰和霧降水的測量露和葉片潮濕程度的測量露的生成主要是在夜間，雖然量不大且隨地點不同而變化，但在枯燥地區(qū)卻很重要。在格外枯燥的地區(qū)，凝露的量可能與降水的量相當(dāng)。植物葉片暴露在由露、霧和降水形成的液體水分中，對于植物病害、昆蟲活動以及作物收割和加工處理等起著重要的作用。為了評價露在水文學(xué)方面的作用，區(qū)分露的形成是很有必要的。由于大氣中的水分向下輸送，而在冷卻的物體外表分散成的露，稱為“降露從土壤和植物蒸發(fā)的水汽在冷卻的物體外表分散成的露，稱為“蒸餾露由葉片滲出的水所分散成的露，稱為“吐水露所生成的露，通常以kg·m-2mm0.1mm。葉片的潮濕程度可以描述為輕、中、重，但最重要的測量是其開頭時間或持續(xù)時間。測量露和葉片潮濕持續(xù)時間的儀器評述及其參考書目，在WMO〔1992a〕中給出。下面介紹葉片潮濕程度的測量方法。露量與凝露外表的特性〔如輻射性質(zhì)、大小、和方位〔水平或垂直〕有著嚴密的關(guān)系?？梢酝ā踩鐚?dǎo)電率〕的測量等來估算露量。問題在于對平面的選擇，由于用儀器得到的結(jié)果本質(zhì)上并不能代殊應(yīng)用是重要的話。一些儀器被用于直接測量露的發(fā)生、露量、葉片潮濕的持續(xù)時間和露的持續(xù)時間。露的持續(xù)時間因存在雨、雪、濕霧、露等水分而引起的導(dǎo)電率變化的電測元件。露的稱量器可以將那些以降水形式靈敏的蒸滲儀進展測量〔110。WMO〔1992a〕提出兩種特別電子葉片潮濕儀作為研發(fā)的標準儀器。還推舉了不同的葉片潮濕模擬模型。有一些儀器用于能量平衡爭論〔反向蒸發(fā)模型，另一些用于相互作用的爭論。這些爭論的很多方面都要求進展微氣象測量。圓滿的是，至今還沒有公認的標準測量方法來對其進展檢驗。積冰的測量幾種現(xiàn)象可導(dǎo)致冰在物體外表累積。冷凍降水形成的積冰稱為雨凇，這種形態(tài)的冰最具破壞性。白霜〔通常稱之為霜〕是露點溫度在冰點以下的空氣冷卻至飽和狀態(tài)而形成的。白霜通常是由直接凝華在小直徑物體〔如樹枝、植物莖干、葉片邊緣、線、桿等〕上而形成的連結(jié)狀冰晶的沉積。霧凇是一種白色或乳白色的不透亮冰粒沉降物，它是過冷卻水滴接觸到暴露物體時快速凍結(jié)而形成的。測量方法在氣象站，對積冰的觀測通常是定性的多，定量的少，這主要是由于缺乏適宜的傳感器。積冰顯示器通常由陽極化處理的鋁制成，用來觀測和報告凍雨、霜、凇冰的發(fā)生。要的，由于在山區(qū)迎風(fēng)面的積冰量可能會超過正常的降水量。觀測的系統(tǒng)包括：標桿和柱樁以及在其上安裝的兩對平行金屬線，一對東西向設(shè)置，另一對南北向設(shè)置，是用來聚積冰的。金屬線可以懸掛于任何高度，每對中較高位置的線可以取下。在觀測的時候，將兩條在高處的線取下置于一特別的容器，然后在室將其溶化并稱重。裝在低處的線是固定不動的，用于測量積冰的橫截面。有些國家用自記儀器連續(xù)記錄霧凇，用一個垂直或水平安裝的桿、環(huán)或平板作為傳感器，在自記白霜的消滅與存在，測冰器是一塊直徑為30cm的膠合板做成的圓盤，裝在一根垂直固定在地中的柱子上，圓盤可以沿著柱子上下移動并可固定在任何高度上。通常，圓盤的位置應(yīng)貼近雪面，以便收集霧凇和白霜。另外，在柱子頂端以下20cm處，裝一個直徑20cm的圓環(huán)，也可以用來收集霧凇。用一根直徑0.2-0.3mm的金屬線或線繩，從柱子頂端垂直連接到環(huán)上，可以用來觀測霧凇的積聚，假設(shè)需要，每種傳感器都可以取下并稱重。路面上的冰并用于業(yè)務(wù)。個電極，作為用來測量路面導(dǎo)電率的傳感器，它能很快地區(qū)分枯燥和潮濕的路面。其次種是離子極化率測量法，它能測定外表載電荷的力量；給一對電極以短時間少量充電后，用同一對電極測量殘存電荷，當(dāng)有帶自由離子的電解質(zhì)〔如鹽水〕時，殘存電荷就多。對極化率和導(dǎo)電率都進展測量就可能區(qū)分枯燥、潮濕和有水的外表，以及霜、雪、白冰及某些除冰的化學(xué)制劑。但是，非結(jié)晶的黑冰的導(dǎo)電在這個系統(tǒng)中增加第三種專用的電容測量裝置以檢測具有獨特構(gòu)造的黑冰。以上都是被動的方法，現(xiàn)在有一種主動的現(xiàn)場測量方法，它使用加熱元件，或使用加熱與致冷兩種元件，以溶化或者凍結(jié)消滅在外表上的任何冰或液體。同時測量解凍—凍結(jié)循環(huán)中的溫度和熱能，以用于確定冰的消滅及估量路面上混合物的冰點。〔特別是材料〕和安置。還要留意避開輻射誤差?，F(xiàn)在有兩種遙感方法在開發(fā)中，可以將其作為車載儀器。第一種方法是基于幾個頻率上〔分別約3000nm3GHz〕的紅外反射和微波輻射，微波反射可以測定在無冰狀態(tài)下消滅路滑危急時的水層2023μm波長上的反射功率打算于冰層的厚度。冰。霧降水的測量霧由在地面以上的懸浮在大氣中的微小水滴組成的云狀物。霧滴的直徑大約在1—40μm，下降1cms-15cms-1。事實上，霧滴的下降速度很慢，以致于微風(fēng)就可以讓水滴作近似的水平運動。在霧形成的時候，水平能見度一般低于5km，當(dāng)溫度與露點之差超過2℃時很少能觀測到霧。氣象學(xué)家通常更關(guān)心的是霧對視野的障礙，而非降水形式。無論如何，從水文學(xué)觀點上看，在高就會嚴峻低估此流域的進水量StadtmullerandAgudel，199。近來，已生疏到霧是高地地域的水源〔SchemenauerandCereceda，1994b〕和濕沉降通道〔SchemenauerandCereceda，1991；Vong，SigmonandMuelle，199，從而對測量方法和測量單位標準化提出了要求。下面考慮霧降水測量的方法。全暴露在自由流淌的空氣中。圓筒直徑為10c，高22cm，網(wǎng)格大小為0.0.2cGrunow,196。錄。這類儀器的缺點是：尺度小，對于植物缺乏代表性，絲網(wǎng)的小開口會積水，降水直接進入雨量器會混淆對霧沉降的測量。另外，在有風(fēng)的狀況下，把霧降水的計算簡潔地看成是用霧集水器中的水量減去標準雨量器中的雨量，就會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果，由于任何時候總是有風(fēng)的。收集率的測量，SchemehauerCereceda〔1994a〕建議使用價格廉價的、1m2標準霧收集器和標準測量單位。收集器由一個耐用的聚丙乙烯制成的平板絲網(wǎng)構(gòu)成，安裝在距地面2m的基座上。集水器與翻網(wǎng)平板上的霧和雨的比例作合理的估量。收集器能收集到假設(shè)干升的水。由于絲網(wǎng)的面積為1m2，所以測量單位是I·m-2〔升/平方米。降雪和積雪的測量WMO〔1994a〕和WMO〔1992b〕是這方面容的權(quán)威性文本，它涵蓋了水文學(xué)方面有關(guān)降雪過程中對雪的爭論，包括測量方法。以下是對一些簡潔的眾所周知的方法進展概要表達并對儀器作簡要的回憶。降雪是指在一段時間〔一般24小時〕降落的雪深度，但不包括飄雪和吹雪。為了測量深度，雪這一名詞還應(yīng)包括直接或間接地由降水形成的冰丸、雨凇、冰雹和片冰。雪深通常指觀測時地面上雪的總深度。積雪的水當(dāng)量是溶化積雪而得到的水的垂直深度。降雪深度〔如一塊漆成白色的外表略為粗糙的木板〕來測量聚積其上的積雪深度。在斜坡面上〔如有可能，應(yīng)避開〕的測量仍用測桿作垂直測量。假設(shè)有雪，由于位于下層的雪已被壓縮和溶化，用連續(xù)兩次測量的總深度的差值來計算雪深度是錯誤的。在消滅大面積吹雪的地方，需要作很屢次的測量以得到有代表性的深度。積雪深度的直接測量雪被風(fēng)吹起而重分布，加之下面可能埋有冰層，使得雪尺不能插入，用這種方法去獵取有代表性的雪深測量會有些困難。要留意確保測出總深度，包括可能存在的冰層深度。在每個觀測站要作屢次測量并取其平均。對某些測雪桿，特別是用于遙遠地區(qū)的測雪桿，要漆上顏色交替的圓環(huán)或其它適宜的標記，以供給雪深。測桿應(yīng)漆成白色，以使測桿四周積雪的非正常的溶化減至最小。從空中測雪深的標識物是垂直桿〔其長度可變，依據(jù)最大雪深來定〕和在此垂直桿的固定高度上安裝的橫桿，作為測量點的定位的標志。品。它既可以用來測量雪深，也可以用來測量降落的雪Goodison198。可以用這種傳感器供給的降水類型、總量和時間來實施對自記雨量計測量值的質(zhì)量掌握。儀器的準確度為±2.5cm。雪水當(dāng)量的直接測量測量水當(dāng)量的標準方法是用采雪管采出樣芯并稱其重量。這是很多國家測量水當(dāng)量的常用方法，可以用經(jīng)過測量的定量熱水或熱源來溶化樣本。的具體資料參見WM〔1994。通常可使用標準雨量器的溢出容器來進展采樣。當(dāng)量。用這些類型的雨量器所收集到的雪在每次觀測后應(yīng)馬上稱重或溶化，如節(jié)中所述。自記錄水當(dāng)量〔6.5.1。水當(dāng)量。雖然可以規(guī)定1cm1mm當(dāng)量的水，但要留意這是一個長期的平均值，用于單次測量就可能很不準確，由于雪的比密度是在0.03-0.4雪枕的直徑為3.7m的圓而扁平的容器，其中充有甲醇與水混合的或甲醇-乙醇-水溶液的防凍液。雪枕安裝在地面上，與地齊平，或者埋在一薄層土或砂下。為了避開雪枕受損壞和使積雪保持其自然狀態(tài)，最好在安置場地四周用柵欄圍住。在正常狀況下，雪枕可使用10力傳感器測量，從而可以連續(xù)測量積雪的水當(dāng)量。溫度變化可以引起測量準確度的變化。在淺積雪地區(qū)，每天溫度變化導(dǎo)致枕液體的膨脹或收縮，造成消滅虛假的降雪或融雪的指示。在深山地區(qū)，除了或埋入地中以削減溫度的影響?？删偷匕惭b遙測的資料收集系統(tǒng)，以便使用圖形或數(shù)字記錄器對雪水當(dāng)量進展連續(xù)的測量。有在雪枕上方“架橋”的冰層時，雪枕的測量結(jié)果最牢靠。用雪枕測量的雪水當(dāng)量與標準稱重方法的測值相比，其差異可達5—10%。放射性同位素雪量器放射性同位素雪量器是用來測量積雪水當(dāng)量的總量和/可用于現(xiàn)場記錄和/或遙測系統(tǒng)。幾乎全部系統(tǒng)都是基于水、雪或冰能對輻射造成衰減的原理。正如其它的點測量一樣，要把點測值當(dāng)作區(qū)域指標值來使用，選擇有代表性的測點位置就很重要。上。隨著雪的積聚，計數(shù)速率隨雪場的水當(dāng)量增加而成比例地減小。承受人工輻射源的系統(tǒng)安裝于固定的地點并只能取得該點的測量值。用自然鈾作為環(huán)狀輻射源，環(huán)狀的中心是單柱檢測器，這種系統(tǒng)500mm150cm〔Armstrong,19766cm的2cm射而不承受放射的伽馬射線來測量積雪密度的便攜式儀器〔Young,197，是掘洞測雪法的可行的替代品。由于儀器攜帶便利，故使之能對該區(qū)域的雪密度和雪水當(dāng)量的區(qū)域變化作出評估。自然伽馬輻射量越大，輻射的衰減也就越大。地球的伽馬輻射測量包括：在遙遠地方的一個點的測量，或者是一系列的點測量，或者在一個地區(qū)作選擇性的橫向的來回測量〔Loijens,197。這種方法也可以用于飛〔即鉀、鈾和釷的放射窗口〕上來測量射線。在積雪之前，要對測點或沿著測線來回作伽馬強度的測量。由于上層10—20cm深的土壤的濕度會有變化和宇宙射線的背景輻射也會變化，以及儀器漂移和降水中的氡氣〔它是伽馬輻射源〕隨降水進入土壤或雪中等等，所以必需對讀數(shù)修正，以獵取雪水當(dāng)通常用采雪管測量值作為參考標準。300mm以下的雪場，經(jīng)過適宜的修正，其準確度為±20mm。這種方法與承受人工輻射源的相比，其優(yōu)點是沒有輻射危急。參考文獻Armstrong,R.L.,1976:Theapplicationofisotopicprofilingsnow-gaugedatatoavalancheresearch.ProceedingsoftheForty-fourthAnnualWesternSnowConfetmosphericEnvironmentService,Canada,pp.12-19.Goodison,B.E.,etal.,1988:TheCanadianautomaticsnowdepthsensor:aperformanceupdate.ProceedingsoftheFifth-sixthAnnualWesternSnowConference,AtmosphericEnvironmentService,Canada,pp.178-181.Goodison,B.E.,Sevruk,B.andKlemm,S.,1989:WMOSolidPrecipitationMeasurementIntercomparison:Objectives,MethodologyandAnalysis.In:InternationalAssociationofHydrologicalSciences,1989:Atmosphericdeposition.Proceedings,BaltimoreSymposium,May,IAHSPublicationNo.179,Wallingford.Goodison,B.E.,etal.,TheWMOSolidPrecipitationMeasurementIntercompariso(ntobepublished).Grunow,J.,1960:Theproductivenessoffogprecipitationinrelationtotheclouddropletspectrum:physicsofprecipitation.GeophysicalMonograph.No.5,ProceedingsoftheCloudPhysicsConference,WoodsHole,Massachussetts,1959,AmericanGeophysicalUnionPublication.No.746,pp.110-117.Grunow,J.,1963:WeltweiteMessungendesNebelniederschlagsnachderHohenpeissenbergerMethode.InternationalUnionofGeodesyandGeophysics,GeneralAssembly,Berkeley,California,19-31August1963,InternationalAssociationofScientificHydrologyPublicationNo.65,pp.324-342.Loijens,H.S.,1975:Measurementsofsnowwaterequivalentandsoilmoisturebynatural1975,Winnipeg,pp.43-50.Rinehart,R.E.,1983:Out-oflevelinstruments:errorsinhydrometeorspectraandprecipitationmeasurements.JournalofClimateandAppliedMeteorology,22,pp.1404-1415.Schemenauer,R.S.andCereceda,P.,1991:Fogwatercollectioninaridcoastallocations.Ambio,Volume20,Number7,pp.303-308.Schemenauer,R.S.andCereceda,P.,1994a:Aproposedstandardfogcollectorforuseinhighelevationregions.JourmalofApplied1313-1322.

Volume33,Number11,pp.Schemenauer,R.S.andCereceda,P.,1994b:Fogcollection’sroleinwaterplanningfordevelopingcountries.NaturalResourcesForum,Volume18,Number2,pp.91-100.Sevruk,B.,1984:Commentson“Out-of-levelinstruments:errorsinhydrometeorspectraandprecipitationmeasurements.”JournalofClimateandAppliedMeteorology,23,pp.988-989.Sevruk,B.andZahlavova,L.,1994:Classificationsystemofprecipitationgaugesiteexposure:evaluationandapplication.InternationalJournalofClimatoloy14,681-689.SlovakHydrometeorologicalInstituteandSwissFederalInstituteofTechnology,1993:Precipitationmeasurementandqualitycontrol.ProceedingsoftheInternational20-24September1993,VolumeI,BratislavaandZurich.Smith,J.L.,Halverson,H.G.andJones,R.A.,197entralSierraProfilingAGuidetoFabricationandOperation.USAECReportTID-25986,NationalTechnicalInformationService,U.S.DepartmentofCommerce,Washington,D.C.Stadtmuller,T.andAgudeloN.,1990:Amountandvariabilityofcloudmoistureinputinatropicalcloudforest.Proceedings,LausanneSymposia,August/November,IAHSPublicationNo.193,Wallingford.Vong,R.J.,Sigmon,J.T.andMueller,S.F.,1991:CloudwaterdepositiontoAppalachianforests.EnvironmentalScienceandTechnolg25,pp.1014-1021.WorldMeteorologicalOrganization,1972:Evaporationlossesfromstoragegauges.PapersPresentedattheSymposiumonDistributionofPrecipitationinMountainousAreas(B.Sevruk).GeiloSymposium,Norway,31July-5August1972,VolumeII,WMO-No.326,Geneva,pp.96-102.WorldMeteorologicalOrganization,1982:MethodsofCorrectionforSystematicErrorinPointPrecipitationMeasurementforOperationalUse(B.Sevruk).OperationalHydrologyReportNo.21,WMO-No.589,Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1984:InternationalComparisonofNationalPrecipitationGaugeswithaReferencePitGauge(B.SevrukandW.R.Hamon).InstrumentsandObservingMethodsReportNo.17,WMO/TD-No.38,Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1985:InternationalOrganizingCommitteefortheWMOSolidPrecipitationMeasurementInetrcomparioFinalreportofthefirst(distributedtoparticipantsonly),Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1986:PapersPresentedattheWorkshopontheCorrectionofPrecipitationMeasurement(B.Sevruk,ed.).Zurich,Switzerland,1-3AprilInstrumentsandObservingMethodsReportNo.25,WMO/TD-No.104,Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1989a:CatalogueofNationalStandardPrecipitationGauges(B.SevrukandS.Klemm).InstrumentsandObservingMethodsReportNo.39,WMO/TD-No.313,Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1989b:PapersPresenteattheIntenationaWorkshoponPrecipitationMeasurements(B.Sevruk,ed.).St.Moritz,Switzerland,3-7December1989,WMOInstrumentsandObservingMethodsReportNo.48,WMO/TD-No.328,Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1992a:ReportontheMeasurementofLeafWetne(sRs.R.Getz).AgriculturalMeteorologyReportNo.38,WMO/TD-No.478,Geneva.WorldMeteorologicalOrganization,1992b:SnowCoverMeasurementsandArealAssessmentofPrecipitationandSoilMoistur(eB.Sevruk,ed.).OperationalHydrologyReportNo.35,WMO-No.749,Geneva.WorldMe