浅谈大型蒸发器自动观测及注意事项

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[摘 要]蒸发量观测是地面气象观测的一项重要内容，对大型蒸发的仪器构造、原理、观测记录方法及维护进行归纳总结，以期对台站业务人员有所指导与借鉴，从而使获得更具代表性、准确性、比较性，更好的在气象业务服务中应用。

[关键词]大型蒸发构造原理，观测记录方法，仪器的维护

中图分类号：P415.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0340-01

地面气象观测是气象工作的基础，是气象观测的重要组成部分，而蒸发量观测是地面气象观测的一项重要内容，是实现地面与空气水汽交流的重要途径。气象站测定的蒸发量是水面蒸发量，它是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1位小数。测量蒸发量的仪器有E-601B型蒸发器和小型蒸发器。在2014年以前，我们长海每年11月到次年4月单独使用小型蒸发器测量，从5月到10月使用E-601B型蒸发器人工观测，E-601B型蒸发器人工观测的测量存在操作不方便、容易引入误差等缺点，随着我国气象科学技术的发展，地面气象观测仪器的自动化程度越来越高，为准确获取准确的蒸发数据，我们从2014年5月开始使用AG2.0型超声波蒸发传感器用来测量蒸发量。现在以这几个月对大型蒸发自动观测的情况进行简单分析。

一、蒸发传感器工作原理

超声波蒸发传感器根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对标准蒸发皿内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。并且配置了PT-100温度校正部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。

整个超声波蒸发传感器系统由超声波蒸发传感器、不锈钢测量圆筒、E-601B型蒸发桶、连通管、水圈、百叶箱等配套件组成。百叶箱安装在蒸发桶的正北方向，百叶箱内放置不锈钢测量圆筒。蒸发桶和不锈钢测量筒之间采用铝塑管和管件等连接，组成一个连通器，应保持不锈钢圆筒最高水位刻度线捎高于蒸发桶溢孔。因此，蒸发桶的水位和不锈钢测量筒的水位是一致的，不锈钢测量筒上测量的水面高度等同于蒸发桶上的水面高度。传感器用电缆与采集器连同。自动蒸发量传感器的组成和安装施工。自动蒸发量传感器通过控制器采集蒸发器水位、降水量信息、控制补水箱和电磁阀的工作程序，实现水量自动调节和蒸发量补偿计算，结合实时日历时钟，计算日蒸发量。当蒸发桶的水面实际蒸发量为0.1mm，相当于从蒸发桶中向外汲水30ml，蒸发器水位传感器的静水桶水位变幅仅为0.08689mm（0.08689是传感器静水桶与蒸发桶的面积之比值）。此时，传感器的读数显示值变化1个单位，表示实际蒸发量为0.1mm。

二、观测记录

1、一日的蒸发量与辐射、风向风速、温湿度和气压有关。传感器自动监测蒸发桶内水面高度值的连续变化，对于实时数据，每分钟获得1个蒸发水位，然后减去前一分钟的蒸发水位取绝对值，得到本分钟的蒸发量；对于定时数据，每个正点获得一个蒸发水位，然后减去前一个时次的蒸发水位取绝对值，得到本时次的蒸发量。20时采集器自动计算出每小时和每日（20-20时）的蒸发量的总和。

2、在日常维护中，要时时关注蒸发水位的变化，SMO中的数据查询-分钟要素里选择当前分钟蒸发水位和小时累计蒸发量查看。在SMO中的分钟蒸发水位是以两位数整保留一位小数点显示，而在MOI中是以三位整数显示，两者相对应，比如SMO中是58.2，则在MOI中是582。同理，蒸发量在SMO中是0.3，则在MOI中是3。两边数据一致，则表示蒸发采集正常。

3、编发日数据文件时，如当天蒸发维护过，可点击【修改】按钮，对当天的蒸发量重新计算或是手动修改后保存，然后再生成日数据文件；否则直接生成日数据文件。

4、如果大型蒸发数据异常，一小时可用前后两小时蒸发量内插求得，连续两小时或以上数据异常，有备份自动站记录的用备份站记录代替，无备份自动站记录的用人工站记录代替，人工蒸发量输入19-20时小时栏，其他时次空白。无人工记录的，全天蒸发量缺测，并及时启动人工观测，同时查找故障原因，及时排除。

5、降水期间，汇集到蒸发桶的雨水使水位升高，降水结束后，控制器以该水位数据自动扣除降水量，并将该水位作为量测下一时段蒸发量的起点。（如图2）所以，有强降水时，严格防止溢流（可把溢流孔用橡皮塞堵上），保证下雨时蒸发量的准确。

6、设定一个固定的水位，每当水位超出规定范围时，就要及时取水或加水。我们局的报警参数建议为≤350，≥850。当水位不足350时，最好在正点后加水，因为正点刚过蒸发量少，实时显示蒸发量为零的时候是加水的最好时机，加水时要注意避免水面波动过大，那样会造成连通管内有气泡产生，是水位上下波动。调整水位后，需要人工干预计算机，用来清除水位变化而引起的蒸发量的变化，干预方法是先到分钟数据看加水后水位是否稳定，稳定大约3-4分钟后，点击实时界面的调整。注意因为调整了，蒸发水位和调整按钮是呈灰显状态，等下个正点就会显示蒸发水位。另外，预计会有强降水时，即使水位不足，也可以不用加水，防止降水后蒸发水位过高，造成蒸发量的不准确。

三、蒸发传感器的维护

1、定期检查蒸发桶和管道是否有渗漏。

2、定期清理蒸发传感器钢桶内的蜘蛛等小虫及异物，保持水面清洁。

3、传感器接头要牢固，做好防水处理。

4、新型站蒸发传感器安装时，软管埋设要注意底面平整，传感器方向要高一些，可减少气泡的产生，最好软管外套一层PVC管子，可减少软管弯曲。如遇到气泡，处理方法是拔掉插在主采集器机箱上的航空插头，将蒸发传感器卸下，放在一边。将大型蒸发皿，连接管以及百叶箱内盛水器中的水全部放干净。将蒸发皿下方连接铝塑管的进水口处用密封泡沫完全堵死，不要让水流出。往百叶箱盛水器中注入清水，注满后等待一分钟，将水放掉。重复3至4步骤两次即可。然后重新安装好蒸发传感器。

5、为了减少太阳辐射和下雨对蒸发量的影响，蒸发桶内水面高度与其水圈的水面高度要保持接近。

6、 一般每月换1次水。蒸发传感器的换水方法与人工观测的大型蒸发换水是不一样的，首先右键点击SMO监控软件左边菜单栏下方的蒸发传感器维护（输入操作人姓名、及维护内容）再点确定维护完毕后右键点击SMO软件蒸发传感器维护结束。（如上图3）然后到室外给大型蒸发加水.加水完毕，打开SMO数据查询，选择当前分钟蒸发水位，看分钟数据是否有变化，如果数据稳定 ，进入AWS业务软件进入自动观测点击当前小时蒸发水位、累积蒸发（下面）调整再点确定，完成维护。

7、冬季结冰期停止观测，将传感器取下，检查清洁并妥善保管，蒸发桶及管道内的水抽干，防止结冰涨破管道。

四、结语

人工观测的蒸发量会产生误差或缺测的现象，无论是误读和漏测都会直接影响当日和次日的观测蒸发数据，使用了AG2.0型超声波蒸发传感器后只要维护得当，完全避免了这些问题的发生，从而使获得更具代表性、准确性、比较性，更好的为气象业务服务。

参考文献

[1] 中国气象局，地面气象观测规范，气象出版社.

[2] 中国气象局监测网络司，地面气象观测测报业务系统软件操作手册.