草溫/雪面溫度傳感器安裝與維護標(biāo)準(zhǔn)的探討

高憲雙,段洪嶺

（1.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱 150001；2.雞西市氣象局,黑龍江雞西 158100）

草溫/雪面溫度傳感器安裝與維護標(biāo)準(zhǔn)的探討

高憲雙1,段洪嶺2

（1.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱 150001；2.雞西市氣象局,黑龍江雞西 158100）

通過基層臺站在草溫/雪面溫度觀測中反映出的問題，對《地面觀測規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定做合理的解釋和細(xì)化，以期解決該觀測項目在實際工作中的問題.

草/雪面；溫度傳感器；安裝維護

1 引言

草面/雪面溫度觀測是2004年起執(zhí)行新版《地面氣象觀測規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）后新增加的常規(guī)觀測任務(wù)，由于當(dāng)時不具備觀測條件，黑龍江省大多數(shù)臺站是從2006年起開始該要素的觀測。該要素觀測采用鉑電阻溫度傳感器自動觀測，除安裝和日常維護外，不需要過多的人工干預(yù)。但在檢查中發(fā)現(xiàn)，由于《規(guī)范》［1］中對該項目的定義概念不清，基層觀測人員對規(guī)范中的某些規(guī)定有歧義，導(dǎo)致全省大多數(shù)臺站在該要素觀測中存在諸多的問題，這些問題的存在，嚴(yán)重影響了觀測資料的“代表性、準(zhǔn)確性、比較性”，如果這些問題長期不能得到解決，對我們的工作是非常有害的。

2 臺站存在的主要問題

2.1 傳感器安裝位置不正確

《規(guī)范》要求雪溫/草溫觀測區(qū)域應(yīng)位于裸地地溫觀測區(qū)西側(cè)。由于全省臺站觀測草溫/雪溫的傳感器都是用原用于觀測裸地地表溫度的四支傳感器中的一只，很多臺站就近將其安裝在了裸地地溫觀測區(qū)的東側(cè)或南側(cè)，嚴(yán)重違反了《規(guī)范》的規(guī)定。

2.2 傳感器安裝不標(biāo)準(zhǔn)

《規(guī)范》要求傳感器應(yīng)安裝在距地6 cm（±1 cm）高度處，并與地面大致平行。由于所采用的支架不適當(dāng)，部分臺站的安裝高度不夠標(biāo)準(zhǔn)，大部分臺站傳感器不能保持與地面大致平行。

3 對《規(guī)范》中某些規(guī)定的疑問

鉑電阻溫度傳感器屬于接觸式測溫儀器［2］，必須與被測物體密切接觸是其準(zhǔn)確測量被測物體溫度的基本要求之一。在實踐中觀測人員主要提出以下問題。

3.1 《規(guī)范》中概念混淆

《規(guī)范》第15.1中和第15.3.3的標(biāo)題中，提出的都是“草面溫度”，而在15.3.3的論述中，都提到的是“草溫”，從概念上講前者應(yīng)包涵于后者，兩者顯然在內(nèi)涵上不一致。并且，從15.3.3的論述中分析，似乎用“草溫”這一概念更準(zhǔn)確。

3.2 儀器安裝要求不符合觀測原理

《規(guī)范》要求傳感器安裝高度為距地6 cm，而在維護中要求草高不超過10 cm，那么就會出現(xiàn)草高高于或低于傳感器的情況，這種情況下測得的溫度不可能是草面溫度。

3.3 草溫與雪面溫度觀測轉(zhuǎn)換的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)不清晰

《規(guī)范》規(guī)定：“在冬季，當(dāng)有積雪但未掩沒草層時，繼續(xù)進行草溫觀測。當(dāng)積雪掩沒草溫傳感器時，將傳感器置于原來位置的雪面上，這時測量雪面溫度，并在觀測簿備注欄內(nèi)注明起止日期。積雪融化后，繼續(xù)觀測草溫?！狈治錾鲜鲆?guī)定，可以提出兩個問題。

（1）草溫觀測向雪面溫度測測轉(zhuǎn)換是以積雪淹沒草層為標(biāo)準(zhǔn)還是以積雪掩沒草溫傳感器為標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定不清晰，若積雪時草層高度與傳感器高度一致當(dāng)然不存在問題，若高度不一致，問題是顯而易見的。

（2）“積雪融化后”的標(biāo)準(zhǔn)不明確。在實際工作中，可以有草溫觀測場地中“積雪完全融化”、“積雪融化至露出草層”、“積雪融化至雪深<6 cm”3個標(biāo)準(zhǔn)可供使用。

僅從“積雪融化后”的概念，以草溫觀測場內(nèi)積雪基本完全消融為宜，其優(yōu)點是可以最大程度上減少草溫與雪面溫度觀測轉(zhuǎn)換的次數(shù)，減少在備注欄備注的次數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)也容易掌握；缺點是在場內(nèi)積雪基本完全消融前很長一段時間里，實際上測得已不應(yīng)再是雪面溫度。

按從草溫向雪面溫度觀測轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，按可逆思維推理，按積草溫觀測場內(nèi)雪融化至雪深<6 cm為宜。優(yōu)點是標(biāo)準(zhǔn)客觀，容易掌握，缺點是，很多時候，積草溫觀測場內(nèi)雪融化至雪深<6 cm時，并不能保證漏出草層，這時測得的溫度不應(yīng)是草溫。

依據(jù)觀測原理，以草溫觀測場內(nèi)積雪消融至大部分漏出草層較為科學(xué)，缺點是在春秋季節(jié)草溫與雪面溫度轉(zhuǎn)換頻次較多，極端情況下甚至可能出現(xiàn)一天中相互轉(zhuǎn)換數(shù)次的情況，并且標(biāo)準(zhǔn)主觀性較大。

4 對規(guī)范有關(guān)疑問和規(guī)定的解釋

4.1 為什么草面溫度觀測沒有如地表溫度觀測一樣規(guī)定嚴(yán)格的安裝標(biāo)準(zhǔn)而是固定傳感器高度［3］

（1）與地表溫度觀測所面臨的問題相同，理想情況下的要求傳感器只與草面進行熱量交換而不受四周空氣溫度的影響，實際上是不可能做到的。

（2）由于植物覆蓋層本身的輻射能收支是在比較厚的參差不齊的葉面上進行的；并且在植物層內(nèi)有空氣流動，也可以進行熱量交換；加之植物蒸發(fā)耗去許多熱量，使得植物表面的溫度變化比裸露土壤要小得多，其下不同高度上的溫度差異也要小很多。

（3）從應(yīng)用和服務(wù)的角度出發(fā)，人們更關(guān)心的是某一固定高度上的草溫。

4.2 傳感器的安裝與維護

傳感器必須安裝在裸地地溫觀測場西側(cè)。考慮到是后增加的觀測項目，若嚴(yán)格按《規(guī)范》中規(guī)定的原則要求布施有一定的困難，也不利于儀器維護和對觀測場的保護，草溫觀測場邊沿距裸地地溫觀測場邊沿的距離各站可根據(jù)情況自行掌握，但面積不宜小于1 m（東西）×1 m（南北），場內(nèi)淺草覆蓋情況應(yīng)有代表性，不宜過于稀蔬，不宜有較粗的蒿科類草。

傳感器應(yīng)用支架固定在場地場地中央位置，距地6 cm（±1cm），并與地面最低溫度表、曲管溫度表保持在一條直線上。預(yù)留電纜不嚴(yán)格要求在0.5 m左右，而是以能滿足雪面溫度觀測的要求為準(zhǔn)。

草溫觀測場中草株高度不得高于10 cm，允許草溫觀測場草株高度與其四周草株高度不一致。修剪草株時盡量采用人工修剪，修剪后草株高度不宜低于6 cm。

冬季草溫觀測場地積雪前應(yīng)視情況做一次修剪，保持草株高度在自然狀態(tài)下與傳感器高度平齊，為草溫觀測向雪溫觀測轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備。

4.3 轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)

草溫觀測向雪面觀測轉(zhuǎn)換以積雪是否淹沒傳感器為標(biāo)準(zhǔn)，雪面溫度觀測向劃溫觀測轉(zhuǎn)換以傳感器附近的草層是否已大部分漏出為標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

草溫/雪面觀測問題是一個比較復(fù)雜的問題，本文只是基于現(xiàn)有的規(guī)定和資料提出對已有問題的解決方案，隨著經(jīng)驗的增加和觀測方法的提高，以后肯定會有更好的解決方案，比如用一個可自由升降的支架就可以解決很多問題。不當(dāng)之處，歡迎指正。

［1］地面氣象觀測規(guī)范［S］.中國氣象局，2003：89.

［2］胡玉峰.自動氣象站原理與測量方法［M］.北京：氣象出版社，2004：17-26.

［3］張耀芳,張緯敏,王金釗,等.地溫觀測方法［J］.氣象, 1994，20（11）：3-9.

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A

1002－252X（2010）01－0038－02

2009－10－6

高憲雙,（1976-）,男，黑龍江省哈爾濱市人,東北大學(xué),研究生,工程師.