东营风传感器防冻改造运行评估.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sS e p 收稿日期:作者简介:王宗海(),男,大学,高级工程师.主要从事大气探测与气象仪器装备保障工作.东营风传感器防冻改造运行评估王宗海,周菲(山东省东营市气象局,东营 )摘要:在气象观测工作中,风向风速传感器冬季冻结故障较为常见,尤其是在雨雪天气之后,机械式风速风向传感器轴承容易结冰,无法正常转动,这会使得所测风速较实际值小或为,风向变化迟缓或停止在一个方向上,严重影响气象观测记录,加之风向风速传感器一般安装在风塔和风杆上,风向风速传感器冻结故障难以处理,所以对风传感器进行防冻改造具有非常重要的意义.文章统计了自动气象站风传感器冻结情况,并对风传感器防冻改造效果进行了评估分析.关键词:风传感器;防冻;评估中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:X()O p e r a t i o ne v a l u a t i o no fa n t i f r e e z i n g t r a n s f o r m a t i o no fD o n g y i n gw i n ds e n s o rW a n gZ o n g h a i,Z h o uF e i(D o n g y i n gM e t e o r o l o g i c a lB u r e a uo fS h a n d o n g,D o n g y i n g )A b s t r a c t:I nt h em e t e o r o l o g i c a lo b s e r v a t i o nw o r k,t h ef r e e z i n gf a u l to ft h ew i n dd i r e c t i o na n dw i n ds p e e ds e n s o ri sc o mm o ni n w i n t e r E s p e c i a l l ya f t e rt h er a i na n ds n o w w e a t h e r,t h eb e a r i n go ft h em e c h a n i c a lw i n ds p e e da n dw i n dd i r e c t i o ns e n s o r i s e a s y t o f r e e z e a n dc a n n o t r o t a t en o r m a l l y T h i sw i l lm a k et h em e a s u r e dw i n ds p e e ds m a l l e ro rt h a nt h ea c t u a lv a l u e,a n dt h ew i n dd i r e c t i o nc h a n g e ss l o w l yo rs t o p si no n ed i r e c t i o n,w h i c hs e r i o u s l ya f f e c t st h e m e t e o r o l o g i c a lo b s e r v a t i o nr e c o r d I na d d i t i o n,t h ew i n dd i r e c t i o na n dw i n ds p e e ds e n s o ri sg e n e r a l l yi n s t a l l e do nt h ew i n dt o w e ra n dt h ew i n dp o l e,a n dt h e f r e e z i n gf a u l to f t h ew i n dd i r e c t i o na n dw i n ds p e e ds e n s o r i sd i f f i c u l t t od e a lw i t hT h e r e f o r e,i t i so fg r e a t s i g n i f i c a n c et oc a r r yo u ta n t i f r e e z i n gt r a n s f o r m a t i o no f t h ew i n ds e n s o r T h ef r e e z i n gc o n d i t i o no fw i n ds e n s o ri na u t o m a t i cw e a t h e rs t a t i o ni sa n a l y z e da n dt h ee f f e c to fa n t i f r e e z i n gm o d i f i c a t i o no fw i n ds e n s o r i se v a l u a t e d K e yw o r d s:w i n ds e n s o r;a n t i f r e e z i n g;a s s e s s m e n t引言文章选用P AT 型风传感器智能防冻解冻仪进行风传感器防冻改造,该智能防冻解冻仪采用绝缘发热膜与被加热体密贴安装、面状发热方式.,东营市气象局在东营国家气象观测站、利津国家气象观测站和广饶国家气象观测站(夜间不值班)个站点安装了P AT 型风传感器智能防冻解冻仪.风传感器冻结气象条件分析结合东营市个国家级自动气象站 年风速传感器冻结时间的共性问题进行分析,东营市个国家级自动气象站风速传感器全部冻结,且冻结时间基本一致,文章选取风杯冻结前h和冻结前 h东营站分钟平均气温、相对第期王宗海,等:东营风传感器防冻改造运行评估湿度值及期间变化幅度,以及伴随的天气现象分析风杯冻结的共性因素和天气条件(表).表风冻结气象要素变化及天气现象统计气象要素冻结前h要素值变化范围冻结前 h要素值变化范围冻结过程中要素值变化范围气温/湿度/分钟风速/(ms)天气现象结冰、轻雾、雨结冰、轻雾、雨夹雪、雪结冰、轻雾、雪、积雪从表可以看出,风杯冻结常常是因为冷空气的来临,气温从接近逐渐降低,相对湿度接近饱和,常出现的天气现象主要包括结冰、轻雾、大雾和雨夹雪,有时伴随雾凇和雨凇.风杯冻结前风速一般偏小,全市多时次风杯冻结原因与上述原因大致相同.数据完整性评估文章采用个站 年 月和 年月观测的风向风速分钟数据,以及 年未加装防冻装置的机械风速风向传感器观测到的数据.加装了防冻装置,/,个站点均未出现风传感器冻结现象(表).表数据完整性统计要素应观测频次n实际观测频次n数据完整性kn/n未加 装 防 冻 装置的机械风速,未加 装 防 冻 装置的机械风向,加装 防 冻 装 置的机械风速,加装 防 冻 装 置的机械风向,从表数据可以看出,加装防冻装置的机械风速传感器和加装防冻装置的机械风向传感器未冻结,无缺测,数据完整率 .可比较性评估文章选取广饶国家气象观测站主站风传感器(已安装防冻装置)和备份站风传感器(未安装防冻装置)进行比较评估.主站风传感器安装在风塔东侧,备份站风传感器安装在风塔西侧,在同一风塔同一高度,风传感器设备型号及安装高度均相同.对比试验时段为 年 月的:,:和:整点时刻观测的m i n和 m i n风速、小时最大风速、小时极大风速.利用差值系数法分析套风速传感器观测值差异情况.设vi为现用站第i次风速观测值,ui为相应时次备用站风速观测值,则第i次观测的差值为xiuivi.设对比观测频次为n,则差值的平均系数r为:rnixin()用风向相符率R评估套风向传感器观测值差异情况,分别对广饶的现用站和备用站在试验时段内的风向观测数据进行逐时次分析处理:剔除静风(风速 m/s)时风向观测值(次),以剩余的观测频次作为对比总频次,当现用站和备用站风向角度差 时,即认为两者相符 .Rnmnr ()式中,nm为相符频次;nr为相对频次.剔除套风传感器自然差值,且差值均在允许范围内,可以得出安装防冻装置的主站对风速和风向的采集均未产生影响.防冻效果评估根据东营市个站点风传感器防冻改造前后冻结情况的统计数据,年机械风冻结年平均频次(Xi)为,利津和广饶共发生次风传感器冻结,东营站发生次风传感器冻结,风传感器加热改造后冻结频次(Yi)均为,改造(加装)后冻结频次降低比例为(XiYi)/Xi .(下转第 页)第期洪晓湘,等:漳州市前汛期区域性暴雨特征分析生大暴雨,其余地区发生暴雨.地形作用分析暴雨个例分析表明,福建前汛期暴雨多受弱冷空气的影响,而弱冷空气的活动和影响与福建地形关系尤为密切 .漳州地势西北高东南低,西北内陆多山,其中漳州北部被博平岭的分支拦断,漳州中部和南部沿海多平原,地形尤为复杂.受此影响,西路冷空气对漳州的影响较小,当冷空气偏弱时,会出现冷空气和暖空气在漳州地区长时间对峙;东路冷空气经常会在漳州沿海地区形成“倒灌”作用,此时沿海平原地区多受东风影响,容易触发降水天气,如在锢囚锋的作用下,东路冷空气是漳州中部和沿海县区暴雨发生发展的重要触发条件.其中,漳浦、云霄县部分海岸线向内伸入,内港一带在偏南风或陆地风影响下易出现地形辐合降水,海湾地区的降水较其他地区显著增大,因此云霄与东山虽相距不到 k m,年月云霄的暴雨日数为 d,而东山只有 d.结束语文章对漳州市前汛期区域性暴雨的时空分布特征和天气形势进行了统计分析,并得出以下几点结论:)漳州市前汛期暴雨日数区域分布呈中部多南北少趋势,沿海地区暴雨日数大于内陆地区,暴雨高发区主要在沿海一带;漳浦和云霄附近出现暴雨的可能性最高.)根据影响漳州市的 h P a天气尺度系统,将漳州区域性暴雨个例分为西风波动型、南支槽型、高空槽型和副热带高压型类.)西风波动型暴雨分布在月;南支槽型个例少,可在月出现;高空槽型在月都可发生;副热带高压型主要在月发生.)漳州市区域性暴雨分布特征与地形有关.当冷空气沿东路南下时,沿海容易出现暴雨;如果受锢囚锋影响,中部和沿海地区容易出现暴雨.当低层为偏南气流时,沿海地区容易出现暴雨.参考文献:林新彬,刘爱鸣,林毅,等福建省天气预报技术手册M北京:气象出版社,洪晓湘,李丽容,庄文晶,等漳州一次强对流过程分析及其对农业生产的影响J福建热作科技,():何芬,赖绍钧,池艳珍,等福建省冬季暴雨过程及其环流特征J气象科技,():(上接第 页)风传感器进行防冻改造之后,与周边未改造的风传感器的结冻时间(发生至消融)进行对比,在风传感器冻结后,P AT 型风传感器智能防冻解冻仪从打开开关到风杯转动平均时间为m i n,未安装防冻装置的风传感器由于冻结后多数进行了人工干预,具体恢复时间难以统计,自动消融的时间多数与冻结程度、风速大小关系密切.结束语文章对上述结果进行分析,得出以下评估结论:)在气温低于的地区,特别是中国北方冬季恶劣气候下物体易结冰,安装智能防冻解冻仪对提高冬季风观测数据质量具有重要意义;)经过对安装风传感器防冻装置和未安装风传感器防冻装置的风向风速数据的对比分析,两者一致性较好,表明防冻改造装置对风传感器观测数据没有影响;)依据防冻改造的机械风传感器业务运行要求,风传感器智能防冻解冻仪未发生故障,改造后东营个站点的风传感器未发生冻结,满足业务运行要求.参考文献:高英杰,李兰英,张洁新自动站风杯冻结的气象条件分析及防御对策J科技传播,():,苑跃,赵晓莉,王英,等自动与人工观测风速和风向的差异分析J气象,():丁善文,王峰,宋传经,等自动气象站风传感器防冻装置设计J陕西气象,():