在地面氣象觀測工作中,常常用雨量計(器)觀測降水量,由于容易受觀測地氣候、環(huán)境、儀器性能、安裝高度、記錄方式和人為因素等影響,降水量觀測值存在著隨機誤差和系統(tǒng)誤差。
翻斗式雨量計計量誤差有風(fēng)力誤差、翻斗誤差、濺水誤差、蒸發(fā)誤差、沾水誤差、儀器誤差等方面。誤差的最主要來源是風(fēng)力誤差、翻斗誤差。
1)風(fēng)力誤差(又稱空氣動力損失)
在觀測場環(huán)境合乎降水量觀測要求的條件下,風(fēng)力誤差主要因高出地面安裝的雨量器(計),在有風(fēng)時阻礙空氣流動,引起風(fēng)場變形,在器口形成渦流和上升氣流,器口上方風(fēng)速增大,使降水跡線偏離,導(dǎo)致儀器承接的降水量系統(tǒng)偏小。另外,降雨時如果有大風(fēng)存在,強風(fēng)則將雨柱由垂線改為斜線,使承雨器口的有效面積減小,從而使收集到的降水及測得的降水量也就減小。所以,應(yīng)在雨量器的周圍安置適當(dāng)?shù)姆里L(fēng)罩,以提高測量準(zhǔn)確度。
風(fēng)力誤差是降水量觀測系統(tǒng)誤差的主要來源,一般可使年降雨量偏小2%~10%。
2)翻斗誤差
當(dāng)翻斗內(nèi)盛積的水量達到起動值W1時,翻斗就要翻轉(zhuǎn),傾倒積水。但每翻轉(zhuǎn)一次傾倒出的水量θ為:θ=W1-q+ΔW。式中,q為倒水后在斗內(nèi)殘存的水量,ΔW為翻斗從開始翻轉(zhuǎn)到中間隔板越過中心線這段時間繼續(xù)進入斗內(nèi)的水量。翻斗在翻轉(zhuǎn)過程中的進水量受降水強度h的影響,即:ΔW =h·Δt。Δt是翻斗從起動到中間隔板越過中心線的時間,是由翻斗材料、翻斗質(zhì)量等制約的儀器常數(shù)。采用輕質(zhì)木料,薄的斗壁,可使翻斗的轉(zhuǎn)動慣量減小,從而可縮短Δt,以減小誤差。據(jù)實驗,Δt約為0.22~0.24s。由于自然降水強度h是隨機變量,因而ΔW也時大時小,從而影響每斗傾倒的水量θ,由此可帶來較大的測量誤差。
測量降雨量不僅需要知道某一時段的降雨總量,還應(yīng)該知道降雨隨時間變化的全部過程,從而推求降雨強度,或記錄雨日資料。
翻斗式雨量計記錄的降水過程,就其本質(zhì)上說是呈間歇性的,這是由儀器工作原理所決定的。當(dāng)降水很小時,儀器記錄的降雨起始時間往往推遲,而降雨結(jié)束時間往往提前。若降雨量達不到使計量翻斗翻轉(zhuǎn)一次所需要的水量,翻斗雨量計的輸出就為零,即存在閾值誤差。
這一局限性也是一切以脈沖信號傳輸方式為基礎(chǔ)的雨量計共有的局限性,是很難克服的。對于需要控制雨日地區(qū)分布變化的基本雨量站,尤其應(yīng)該注意采取一定的措施解決這一問題。
水文自動測報系統(tǒng)雨量的遙測,除有上述系統(tǒng)性誤差和的一般性隨機觀測誤差外,還有以下幾個方面的誤差:一是通信傳輸設(shè)備(發(fā)射或接收裝置)的系統(tǒng)時鐘不準(zhǔn),導(dǎo)致記錄時間誤差;二是信號接收誤差,這類誤差通常由信號接收引起。如信號碰撞,使信號丟失,導(dǎo)致系統(tǒng)誤認(rèn)為是無降雨;通信傳輸過程中同頻干擾,收到誤碼,導(dǎo)致降雨觀測誤差,這常使降雨量出現(xiàn)異常不合理,有時候表現(xiàn)為負(fù)值,有時候表現(xiàn)為很大的值。