冻土自动观测仪与冻土器数据对比分析

利用内蒙古锡林郭勒盟进行冻土平行观测7个气象台站的自动观测数据和人工观测数据,文章对冻土观测期、冻结前期、冻结期、融化期的数据进行对比分析。通过分析,自动观测数据和人工观测数据之间存在正相关关系,且相关性极显著。分析结果可为冻土观测实现全面自动化提供理论依据,也为冻土观测仪后期算法改进提供参考。

电阻式冻土自动观测仪测量原理及实验分析

电阻式冻土自动观测仪以内管中灌注的非纯净水作为感应介质,利用含有导电离子的水在冻融相变时电导率发生骤变的特性间接反映土壤的冻结状况。课题组对电阻式冻土自动观测仪的测量原理进行了详细阐述,结合测量介质冻结阻值的测量机理进行冻阻特性实验设计,反映出土壤渐冻和渐化过程中阻值的变化、测量介质的相态变化,从而验证了电阻式冻土自动观测仪可替代TB1-1冻土器,并实现了冻土自动观测。

基于微型雷达技术实现冻土自动观测方法研究

在我国的地面气象观测中,一直未能实现冻土的自动观测。为了解决这一问题,文章基于微型雷达技术实现冻土自动化观测方法,在不改变气象部门沿用的业务规范和观测方法的前提下,设计了一种基于超声波雷达测距原理的冻土自动观测仪,并进行了外场对比观测实验,结果表明:冻土自动观测仪能精确测量冻土深度。各项指标符合中国气象局《冻土自动观测仪功能规格需求书》的要求,进而验证了基于微型雷达技术实现冻土自动化观测方法是一种科学合理的冻土观测方法。

DTD4型冻土自动观测仪的安装及维护

文章基于在国家级气象观测站使用的DTD4型冻土自动观测仪器,对设备的工作原理、组成结构进行简单叙述,对设备的安装方法、调试设置以及输出数据的格式说明进行详细描述,并列举出部分维护注意事项,供大家参考。

2019年辽宁及内蒙古冻土自动观测及其分钟数据的时间一致性检测

在辽宁省喀左站、辽阳站和内蒙古满洲里站统一安装5种型号冻土自动观测仪进行外场试验,采集2019年3—6月逐分钟冻土数据,采用纵横极值集合法,对采样数据进行时间一致性质量控制,与3站的人工定时数据进行对比分析。根据同期人工观测数据,判断冻土自动观测异常可疑数据和异常数据阈值,分别为5 cm和11 cm,据此开展验证。结果表明:冻土自动观测仪分钟数据完整率为99.59%;冻土自动观测仪平均冻土层数与人工观测基本一致,符合冻土业务数据分布特性;5种类型冻土自动观测仪均能较好地反映不同气候区域的冻土的分钟数据变化,冻土自动观测分钟数据质量控制阈值合理可靠。

DTD5型冻土自动观测仪的安装及维护

文章基于国家级台站使用DTD5型冻土自动观测仪业务,简述了该设备的测量原理、结构组成;详细介绍了安装调试方法,给出了设备初始化参数设置及输出数据格式;通过对各单元故障检修分析,给出了维护维修方法。

浅谈DTD1型冻土自动观测仪原理构造及维护方法

针对DTD1型冻土自动观测仪工作原理构造及巡检维护方法进行分析,详细说明了各模块和传感器的工作原理,进一步探讨了DTD1型冻土自动观测仪软件工作流程和巡检维护方法,本文为DTD1型冻土自动观测仪的正确使用和日常巡检维护提供了理论依据与参考。

DTD5型冻土自动观测仪的维护及故障排查

冻土观测是地面气象观测的基本项目,人工观测方式劳动强度大,观测环境不稳定,观测过程当中容易破坏热平衡,且每天观测1次会漏测当日其他时段冻土的情况。与人工观测相比,冻土自动观测不仅减少了基层业务人员的劳动量,同时提高了数据的连续性、准确性,能够为农业、建筑业、道路桥梁设计、铁路设计等等提供了更好的服务。冻土自动观测仪维护、维修问题成了基层业务人员更为关注的问题,也直接影响观测数据的准确性。简要介绍了DTD5冻土自动观测仪的组成结构和安装调试的步骤,总结了仪器维护、故障排查的方法,为业务人员使用和维护设备提供了技术支持。

DTD2冻土自动观测仪的安装与调试

传统的冻土观测测量数据精准度差、密度不够,很难适应气象观测现代化建设对高精度观测仪器的需求。为提高冻土观测精准度,进一步减轻基层台站人员的工作量,我国研发了DTD2型电阻式冻土自动观测仪。基于DTD2型冻土自动观测仪,首先说明了该设备的采集单元,以及传感器、通信、供电等单元的功能,并对该设备的工作原理进行了阐述,详细阐明了该设备的安装使用与注意事项,并对业务软件、串口软件的调试方法进行了说明,为DTD2型冻土自动观测仪的日常使用提供了依据与参考。

冻土及干土层自动观测系统的应用分析

为了实现冻土观测自动化,河南省气象科学研究所与中国电子科技集团公司第27研究所设计了平面电容冻土传感器,开发了冻土及干土层自动观测系统,在佳木斯国家基准气候站进行试验。对佳木斯站2016~2019三年冻土期的人工和自动冻土观测数据进行分层、逐日的对比分析。分析结果表明:冻土深度第一层上限值在土壤冻结期,人工与自动值一致,差值为0,在冻土融化期,人工与自动值差值范围为-3~+6 cm,人工融化速度略低于自动;冻土深度第一层下限值在冻土冻结期,人工值大多高于自动值,自动最大值出现日期较人工滞后1~2 d,冻土开始融化后,自动观测冻土融化速度较人工慢;2016~2019三年冻土期观测到的冻土深度第二层上、下限数据人工和自动观测数据一致性较好。冻土及干土层自动观测系统故障率低,运行稳定,能在冻土期连续观测数据,数据准确率基本符合地面气象观测业务需求,适用于冻土自动化观测业务。

人工冻土观测的冻点对应的土壤温度研究

基于2018年12月至2020年3月喀左、沈阳、辽阳、满洲里4个国家级地面气象站人工冻土器与测温式冻土自动观测仪观测的资料,对人工冻土观测获得的冻点与测温式冻土自动观测仪获得的相应深度的温度进行对比分析。结果表明:人工冻土器获取的冻点对应的土壤温度与0℃总体一致,又不完全重合;0—35 cm深度范围,冻点对应的温度变化范围为-2~6℃,呈现跳跃性变化。35 cm以下深度范围,冻土冻点对应的温度变化范围为-0.5~1.0℃;融化过程冻点对应的平均温度高于冻结过程冻点对应的平均温度。从完全融化时间上来看,人工冻土器观测到的完全融化时间晚于测温式冻土仪0℃线完全消失的时间。人工冻土观测的实质是获得土壤温度0℃点所在位置。灌注不同台站水的冻土器内管在相同的温度环境下,冻结与融化状态无明显区别;人工冻土器内管冻结过程是温度和持续时间双重作用的结果,深层土壤温度变化缓慢,使得内管中的水冻结和融化需要的时间长。另外,作为接触式测温设备,减小外因产生的时滞是提高其灵敏度的重要环节,建议测温式冻土仪的外管壁使用温度滞后效应更小的金属外管。