精细化评估GPM/IMERG产品对台风“妮坦”降水的观测精度

采用地面加密雨量计观测资料，以1 h、3 h、6 h、12 h和24 h等多个时间尺度分别评估了全球降水观测GPM （Global Precipitation Measurement）计划降水产品IMERG （Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM）对台风"妮妲"降水中小雨、中雨、大雨和暴雨等不同量级降水的估计能力，主要结论如下：（1）降水累积时长会影响IMERG降水产品的估计精度。随着降水累计时长的增加，IMERG与地面雨量计观测结果的一致性加大，相对偏差和偏差的随机性均减小；（2）降水累计时长1 h时，IMERG对不同量级降水的观测精度均存在较大偏差；（3） IMERG降水产品会高估小雨时地面雨量计的降水量，且低估小雨事件发生的概率，对于小雨等级降水的观测能力还有待提高；（4） IMERG能较好地观测到暴雨降水的空间分布区域，但对暴雨的估计量级会明显偏低。     

Parsivel激光雨滴谱仪观测较强降水的可行性分析和建议

为了研究OTT-Parsivel激光雨滴谱仪(简称Parsivel)在较强降水观测中应用的可行性,用南京地区2012年6—7月份4个典型的降水个例,对Parsivel和SL3-1翻斗式雨量计(简称雨量计)的累积降水量、降水强度观测资料进行对比分析,并与人工雨量筒观测作以比较。结果表明:Parsivel测值是可信的,在累积降水量观测上,与雨量计具有很好的相关性,但测值始终偏高,该现象主要是粒子相互遮挡造成的。雨量计的反应时间,明显滞后于Parsivel。雨量计测值接近人工测值;而Parsivel与人工测值的偏差明显大于雨量计。结合实验分析与业务应用,提出3点使用建议:(1)仪器应架设在无遮蔽物的开阔地带。(2)采样周期应随着降水强度(地理位置)的不同而改变。(3)对降水微物理参量特征以及粒子谱分析时,可剔除直径过大、速度很低的粒子。     

利用雷达资料对自动雨量计实时质量控制的方法研究

自动雨量计资料是对降水的直接测量,在流域面雨量计算、气候研究、气象服务等方面具有重要意义。但是,由于风力、蒸发、灌溉、校准、漏斗堵塞、机械故障、信号传输等原因往往造成其存在不同类型的系统误差和随机误差, 自动雨量计数据在定量使用前需要进行质量控制。目前,天气雷达以其高时空分辨率的优势已经成为监测降水的重要手段,本文首先采用两步校准法改善雷达估测降水,然后对雷达—雨量计对之间的差异进行统计学的分析,确定自动雨量计质量控制的一些标准,从而对雨量计进行质量控制。最后用两个降水过程对自动雨量计质量控制的结果进行了检验,结果表明:两步校准法改善了雷达估测降水的系统性偏差,并减小了雨量计站点上的相对误差;可以利用雷达估测降水实现对自动雨量计的实时质量控制,就整个数据集而言,约0.1%的数据被怀疑为误判,误判的自动雨量计主要位于雨带的边缘。但该质量控制算法同时也存在一定的局限性:在雨带的边缘或没有天气雷达覆盖的区域,以及雷达资料存在数据质量问题的情况下,往往会造成对雨量计的误判。     

Precipitation measurement with automated tipping-bucket rain gauges

Results of measurement of rainfall intensity and accumulated amounts with an automated tipping-bucket rain gauge based on an updated DZhO M96-8 precipitation gauge are presented. The measurement were carried out in the town of Dolgoprudny (Moscow region) in 2002–2005. The design, data processing algorithm, and calibration of the tipping-bucket rain gauge are described, and estimates of the measurement error are calculated. Examples of tipping-bucket rain gauge measurements in shower and widespread precipitation are given, along with results of analysis of the statistical structure of precipitation by intensity gradations. The measurement results are compared with those of precipitation gauges, the P-2 recording rain gauge, and the AKSOPRI radar complex.     

GRC型雨量器（计）检定仪的研制与应用

雨量器（计）是降水量的主要观测仪器,为保证其测量结果的准确性,对其进行检定或现场校准是非常必要的。文章主要研制既能对雨量器（计）进行室内检定、又能在户外进行现场校准的雨量器（计）检定仪。检定仪采用能够溯源的计量标准球作为标准器,利用蠕动泵对降雨强度进行流速恒定控制,用电源控制器和蓄电池供电,可实现无交流电的户外降水仪器的现场校准。经过试验和应用分析,其性能优于国内同类产品,符合作为量值溯源计量标准的条件,对雨量器（计）的检定和现场校准具有实用性,可用于自动气象站雨量传感器的现场校准。     

SL3-1型双翻斗雨量传感器常见故障处理及误差调节

通过对SL3-1型双翻斗雨量传感器结构和工作原理进行分析,找出雨量传感器易发生故障现象、原因和维修方法,总结雨量传感器在校准过程中的注意事项和误差调节方法,供同行借鉴参考。     

湖南省雨滴谱仪与常规降水观测对比分析

湖南省97个国家气象站自2017年开始陆续安装了雨滴谱仪,2018年1月1日起进行平行观测。为分析评估其探测降水量的准确性,选取湖南省12个国家站2018年雨滴谱仪观测资料和自动站翻斗雨量计小时降水资料,从总体观测误差、不同降水量级下观测误差和累积降水量观测误差3个方面进行对比分析,结果表明：（1）雨滴谱仪小时降水量和翻斗雨量计小时降水量存在显著的相关性,R2平均为0.94,其中南岳站R2最低为0.90,浏阳站R2最高为0.98,12个站的小时降水量绝对偏差均值为0.34mm;（2）当小时降水量Rh<1.0mm时,各站雨滴谱仪降水量较翻斗雨量计降水量平均偏大0.05mm,且平均差值绝对值均在0.2mm以下;当1.0mm≤Rh<2.6mm时,大部分站点雨滴谱降水量均大于或与翻斗雨量计降水量相当;当2.6mm≤Rh<5.0mm时,株洲和南岳站雨滴谱降水量较翻斗雨量计降水量明显偏小,武冈和娄底站雨滴谱仪降水量则明显偏高;当5.0mm≤Rh<8.0mm时,除株洲和南岳站外,其它各站雨滴谱降水量均大于或与翻斗雨量计降水量相当;当8.0mm≤Rh<16.0mm 时,除株洲和南岳站雨滴谱仪降水量偏小外,其他各站雨滴谱仪降水量均较翻斗雨量计降水量偏大;当Rh≥16.0mm时,雨滴谱仪降水量偏差明显变大,平均偏差绝对值达到3.570mm;（3）雨滴谱仪累计降水量和翻斗雨量计累计降水量变化趋势基本一致,除汨罗和南岳站外,雨滴谱仪累计降水量常表现为偏多。通过分析可见,湖南省雨滴谱仪雨量观测有较好可靠性,可为强降水监测预警、人工影响天气及降水数据订正等提供数据支撑。     

自记与自动观测降雨量的差异及相关分析

利用2004—2007年同时使用雨量计（自记）与雨量传感器（自动）观测的54站其中1年的平行观测日降雨量资料,通过对比差值、相关系数分析两者的差异及相关性。结果表明：双翻斗式遥测雨量计自记观测比双翻斗雨量传感器自动观测的日降雨量平均偏小0.12 mm,标准差为0.93 mm。虹吸式雨量计自记观测比双翻斗雨量传感器自动观测的日降雨量平均偏小0.39 mm,标准差为1.5 mm。自动观测降雨量对雨日有一定的影响,两者存在一定的系统偏差。双翻斗式遥测雨量计、虹吸式雨量计与双翻斗雨量传感器观测日降雨量的相关系数分别为0.996和0.994,虹吸式雨量计、双翻斗式遥测雨量计自记观测与人工观测降雨量的相关系数分别为0.98和0.95。     

太行山中部低山丘陵区暴雨过程分析

为了加强对太行山区暴雨过程的认识,利用翻斗式自记雨量计对发生在2000年7月上旬、2004年7月中旬和8月上、中旬的三场暴雨过程进行了测定、分析。初步测得,最大1分钟降雨3mm,最大10分钟降雨17．5mm,最大30分钟降雨30．75mm,最大1小时降雨45．75mm;降雨量主要集中在降雨过程的中后期,在特大暴雨过程中尤为明显。这一暴雨过程特性为暴雨洪水灾害的防治增加了难度。     

A field study of orographic precipitation anomalies during high velocity winds using an aerofoil rain gauge

Summary This study was prompted by a need to explain an anomaly in the apparent precipitation distribution over a prominent mountain subject to a high velocity westerly airstream. Historical data reveal that the lee receives 58% more precipitation than the summit. A novel rain gauge with a vertically orientated collecting orifice, 3 standard rain gauges and complementary wind data were procured from 3 sites on the mountain to assess the effect of the airstream on the precipitation distribution. The catch efficiency of standard rain gauges decrease after the wind velocity exceeds 2.5 ms^–1 Results indicate that the summit actually receives 59% more precipitation than the lee, where a vortex directly affects the precipitation distribution over, and east, of the mountain.With 11 Figures     

雷达回波强度拼图的定量估测降水及其效果检验

为了得到精度更高的高时空分辨率格点定量估测降水量，需要将雷达资料和雨量计降水量资料进行有效的综合利用。利用广东6部多普勒雷达的回波强度拼图资料和稠密的自动雨量计降水强度观测资料，采用概率密度法建立Z-R关系进行雷达降水估计，并采用客观订正方法利用雨量计资料对雷达降水估计进行校准。交叉检验表明：利用雨量计对雷达降水估计进行客观方法订正可以取得比单纯用雨量计资料进行OI插值好的效果。OI雷达订正法较优。     

APHRODITE高分辨率逐日降水资料在中国大陆地区的适用性

日本APHRODITE (Asian Precipitation-Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of Water Resources) 研究计划建立了一套高分辨率的逐日亚洲陆地降水数据集 (简称APHRO), 时间从1951年到2007年, 空间分辨率为0.25°×0.25°。本文从气候态、 不同等级降水量分布以及长期变化等方面分析, 通过与中国559个台站观测资料对比, 考察了该降水资料在中国地区的适用性。结果表明: (1) 气候态分布方面, APHRO降水量与台站资料一致, 并且可以准确表征雨带的季节性移动; 但是, 与台站资料相比, 这套资料的降水强度偏小, 而降水频率偏大。 (2) 考察不同等级降水量的分布发现, APHRO资料的暴雨年降水量相对偏少, 而小雨和中雨的年降水量偏多。 (3)APHRO资料揭示的近50年降水量的变化趋势与台站资料大致相同, 并能反映年平均降水频率 “西增东减” 的趋势; 两套资料近50年的年平均降水强度在东南沿海和西北部等区域都呈增加趋势, 但APHRO在华北、 东北和江淮区域的降水强度变化趋势与台站资料差异显著。此外, 在年代际变化方面, APHRO资料对中国东部降水夏季 “南涝北旱” 和 “江南春旱” 强度的描述与台站资料有所不同, 降水量的变化趋势偏弱。     

SL 3型双翻斗雨量传感器翻斗协调性误差分析

通过对SL-3型双翻斗雨量传感器进行模拟降水试验,分析上翻斗与计量翻斗翻动协调性带来的降水测量误差。模拟试验初步表明:当上翻斗最大承水量不合理,计量翻斗最大承水量合理时,会使翻斗翻动不协调,降水损失增加,导致实测降水偏小,如在雨强1mm/min,当上翻斗右斗最大承水量偏小0.4mL时,实测降水误差为-4%;当上翻斗最大承水量合理,计量翻斗最大承水量不合理时,计量翻斗最大承水量不合理程度对降水测量准确度影响较大,如同样在雨强1 mm/min,计量翻斗左斗最大承水量合理,当计量翻斗右斗最大承水量偏小0.4mL,实测降水误差为+11%,测量误差明显大;并且不是上翻斗(或计量翻斗)最大承水量调节合理就一定会使测量误差小,而是上翻斗与计量翻斗的协调性好才会使测量误差小。上翻斗的增加不能完全解决单翻斗雨量计因降水强度大小不同引起的测量误差,但明显缩小了不同雨强下降水测量误差偏差。提出利用虹吸原理装置代替上翻斗,减少人为调节因素的干扰,提高测量准确度。     

Climatology and trend analysis of extreme precipitation in subregions of Northeast Brazil

The present paper aims of computing climatology and trend analysis of occurrence and intensity of extreme events of precipitation in subregions of Northeast Brazil (NEB). We used daily rainfall data of 148 rain gauges collected from the hydrometeorological network managed by the National Water Agency during 1972 to 2002 and used quantiles technique in order to select rainfall events. Defining heavy rainfall events as those when at least one rain gauge recorded rainfall above the 95th percentile, normal rainfall was between the 45th and 55th percentiles, and weak rainfall events were under the 5th percentile. The Mann-Kendall nonparametric test was used to calculate the linear trend of the quantity and intensity of rainfall events. The NEB was divided in five subregions using the cluster analysis based on Euclidean distance and Ward’s method: Northern coast, Northern semiarid, Northwest, Southern semiarid, and Southern coast. The results suggest that the subregions are less influenced by El Niño and La Niña, and dry areas have higher variability, with the greatest number of intense events.     

用变分方法校准数字化天气雷达测定区域降水量基本原理和精度

本文用变分方法校准雷达估算的降水强度和区域降水量,结果表明:经变分校准后,不但能使雷达探测到的结果与雨量计观测到的结果比较接近,而且还能保留没有雨量计站的地方雷达探测到的降水强度变化,其平均相对误差约为20％.     

基于概率匹配的西南区域模式定量降水订正试验

利用2014—2015年5—10月地面观测降水资料和同时段的西南区域模式降水预报资料,基于概率匹配方法,采取分区及点对点匹配两种方案对2016年6—8月降水集中时段逐12h累积降水进行订正试验。结果表明:(1)订正后的模式预报相比订正前而言,平均(绝对)误差有所减小,降水落区的范围和平均强度与实况更加接近;(2)量级偏差越大,运用该方法的订正效果越好,夜间降水订正效果优于白天;(3)分区统计方案对模式系统性偏差的订正效果优于点对点方案,合理的区域划分增加统计样本量可以提高订正效果。     

Assessment of spill flow emissions on the basis of measured precipitation and waste water data

Combined sewer overflows (CSOs) are substantial contributors to the total emissions into surface water bodies. The emitted pollution results from dry-weather waste water loads, surface runoff pollution and from the remobilisation of sewer deposits and sewer slime during storm events. One possibility to estimate overflow loads is a calculation with load quantification models. Input data for these models are pollution concentrations, e.g. Total Chemical Oxygen Demand (COD_tot), Total Suspended Solids (TSS) or Soluble Chemical Oxygen Demand (COD_sol), rainfall series and flow measurements for model calibration and validation. It is important for the result of overflow loads to model with reliable input data, otherwise this inevitably leads to bad results. In this paper the correction of precipitation measurements and the sewer online-measurements are presented to satisfy the load quantification model requirements already described. The main focus is on tipping bucket gauge measurements and their corrections. The results evidence the importance of their corrections due the effects on load quantification modelling and show the difference between corrected and not corrected data of storm events with high rain intensities.     

雨量传感器易发生故障部位分析和维护方法

从SL3-1型双翻斗雨量传感器的构造原理,分析了雨量传感器容易出现故障的器件部位和造成故障的原因,提出了维护方法和避免传感器故障、减少不正常记录的建议。     

新一代天气雷达定量降水估测集成系统

降水的定量测量是天气雷达的重要应用之一,新一代天气雷达定量降水估测集成系统(QPEGS)是一套基于新一代天气雷达的雷达雨量计联合估测降水软件,利用多种雨量计校准雷达降水的方法,生成1小时降水分布。其产品的时间分辨率达10分钟,空间分辨率1 km×1 km,适合省市级业务台站使用。过去3年的数据评估表明:校准雨量计数量和估测精度有明显正相关,校准雨量计数越多,降水估测精度越高,2003年的小时降水估测误差约40%,过程降水量的估测误差小于20%;雨量计密度保持不变的情况下,降水时段越长,降水区域越大,降水估测的精度也越高。