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降水量观测
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降水量可采用器测法、雷达探测或利用气象卫星云图估算。器测法用来测量降水量,雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量。

一、器测法

(一)雨量器

雨量器是直接观测降水量的器具,它由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯组成。承雨器口径为200mm,安装时器口一般距地面700mm,筒口保持水平。分辨率为0.1mm。一般采用2段制进行观测,即每日8时及20时各观测一次。雨季增加观测段次,如4段制或8段制,雨大时还需加测。观测时用空的储水瓶将雨量器内储水瓶换出,用雨量杯量出降水量。当降雪时,仅用外筒作为承雪器具,待雪融化后计算降水量。每日8时至次日8时降水量为当日降水量。

(二)自记雨量计

自记雨量计是观测降雨过程的自记仪器。常用的自记雨量计有三种类型:称重式、虹吸式(浮子式)和翻斗式。称重式能够测量各种类型的降水,其余两种基本上只限于观测降雨。按记录周期分,有日记、周记、月记和年记。在传递方式上,已研制出有线远传和无线远传(遥测)的雨量计。

1.称重式:这种仪器可以连续记录接雨杯上的以及储积在其内的降水的重量。记录方式可以用机械发条装置或平衡锤系统,降水时全部降水量的重量如数记录下来。这种仪器的优点在于能够记录雪、冰雹及雨雪混合降水。

2.虹吸式:承雨器将承接的雨量导入浮子室,浮子随着注入雨水的增加而上升,并带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸上画出曲线。记录纸上纵坐标记录雨量,横坐标由自记钟驱动,表明时间。当雨量达到10mm时,浮子室内水面上升到与浮子室连通的虹吸管顶端即自行虹吸,将浮子室内的雨水排入储水瓶,同时自记笔在记录纸上垂直下跌至零线位置,以后随雨水的增加而上升,如此往返持续记录降雨过程。记录纸上记录下来的曲线是累积曲线,既表示雨量的大小,又表示降雨过程的变化情况,曲线的坡度表示降雨强度。虹吸式雨量计分辨率为0.1mm,降雨强度适应范围0.01~4.0mm/min。

3.翻斗式:这类雨量计由感应器及信号记录器组成。其工作原理为:雨水经承雨器进入对称的翻斗的一侧,当接满0.1mm雨量时,翻斗倾于一侧,另一侧翻斗则处于状态。每一次翻斗倾倒,都使开关接通电路,向记录器输送一个脉冲信号,记录器控制自记笔将雨量记录下来,如此往复即可将降雨过程测量下来。自记笔记录100次后,将自动从上到下落到自记纸的零线位置,再重新开始记录。翻斗式雨量计分辨率为0.1mm,降雨强度适用范围在4.0mm/min以内。

称重式、虹吸式和翻斗式雨量计的记录系统可以将机械记录装置的运动变换成电讯号,用导线或无线电将信号传到控制中心的接收器,实现有线远传或无线遥测。

二、雷达探测

气象雷达是利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象来发现目标的。用于水文方面的雷达,有效范围一般是40~200km。雷达的回波可在雷达显示器上显示出来,不同形状的回波反映着不同性质的天气系统、云和降水等等。根据雷达探测到的降水回波位置、移动方向、移动速度和变化趋势等资料,即可预报出探测范围内的降水、强度以及开始和终止时刻。

三、气象卫星云图

气象卫星按其运行轨道分为极轨卫星和地球静止卫星两类。目前地球静止卫星发回的高分辨数字云图资料有两种:一种是可见光云图,另一种是红外云图。可见光云图的亮度反映云的反照率。反照率强的云,云图上的亮度就大,颜色较白;反照率弱的云,亮度弱,色调灰暗。红外云图能反映云顶的温度和高度,云层的温度越高,云层的高度越低,发出的红外辐射越强。在卫星云图上,一些天气系统也可以根据特征云型分辨出来。

用卫星资料估计降水的方法很多,目前投入水文业务应用的是利用地球静止卫星短时间间隔云图图像资料,再用某种模型估算。这种方法可引入人机交互系统,自动进行数据采集、云图识别、降雨量计算、雨区移动预测等项工作。

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