DNZ1型土壤水分仪业务检定中超差站点原因分析

第 3期2013年 9月气 象 水 文 海 洋 仪 器M eteorological，Hydrological and Marine InstrumentsNO．3Sep．2013DNZ1型土壤水分仪业务检定中超差站点原因分析费启砾(江苏省气象探测中心，南京 210009)摘 要：土壤水分观测仪是一种较先进的土壤水分 自动化测量仪器，它的广泛使用可以方便、快速获取土壤水分连续观测资料。新的土壤水分观测仪建成后，必须通过以人工取土烘干法为标准的业务化检验才能投入业务使用。文章对不能通过业务化检验 的站点，进行 了详细分析并给出了可操作的整改方案。

关键词 ：土壤水分观测 ；对比观测检验；误差显著站点中图分类号 ：TH765．5 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006—009X(2013)03 O110—03Reason analysis on the over proof sitein the operation verification of DNZ1 soil moisture meterFei Qili(Jiangsu Meteorological Observation Center，Nanjing 210009)Abstract：Soil moisture meter is a kind of fairly advanced automatic instrument whose widelyapplication can be convenient and fast in getting continuous soil moisture data． New soil moisturemeter can be put into operation j ust through the test based on the standard of artificial soil dryingmethod after its completion． For the sites that can not be passed the inspection，the operationalimprovement scheme are analyzed in detail.

Key words：soil moisture observation；comparative test；significant error site0 引言土壤湿度是陆面水文过程 中一个重要 的物理参量。有研究表明 ，土壤湿度在气候变化 过程 中的作用仅次于海表温度L1]，它对于区域气候模拟结果有着重要的影 响|2 ]。自动土壤水分 观测仪是一种利用频域反射法原理来测定土壤体积含水量的 自动化测量仪器。它可以方便、快速的在同一 地点进行不同层次土壤水分观测 ，获取具有代表性、准确性的土壤水分连续观测资料，为干旱监测、农业气象服务。江苏省从 2009年开始建设DNZ1型土壤水分仪，本文介绍了其业务化检定方法，对业务检定超差的站点进行原因分析并给出了可操作的整改方案。

1 分析资料与方法本文所用资料为 2010—04—01～2010—12—31的对比观测期间内江苏省 2O个气象站的 日降水 资料和两组土壤湿度观测资料 。其 中一组为 DZN1型 自动土壤水分仪观测的 1O、20、30、40、50、60、8O、100 cm共 8个土层逐小时的土壤湿度资料；另一组为以上 8个土层的每旬逢 3、逢 8日人工土壤水分观测资料。其钻孑L取土的位置均分布在从 自动站 传感器埋设 位置 四周半径 为 2～10 m收稿 Et期 ：2013—03—18.

基金项目：江苏省青年气象科研基金(Q2o1212).

作者简介：费启砾 (1983一)，男，硕士，工程师．主要从事气象观测设备保障和观测资料分析工作.

第 3期 费启砾 ：DNZ1型土壤水分仪业务检 定中超差站点原因分析 。111·的范围之内，如遇降水大时则延迟至第二天取土，测定方法采用中国气象局《农业气象观测规范》_5规定的烘干称重法。自动土壤水分观测仪传感器需遵循土壤体积含水率在 1O ～5O％的工作范围要求嘲。为了方便比较，将人工观测的数据单位换算成土壤体积含水率(与自动站观测的数据单位一致)。

检验标准的评价合格指标 ：人工观测土壤体积含水量值与器测土壤体积含水量之差的多次平均值 的绝对误差 ≤5 ，计算公式为：N ∑ —n j： 旦 ] 一 (1)式(1)中：z 为仪器观测值；口 为人工观测值；N为对比观测次数，有效样本次数不能少于 6次，样本分布时间不小于 1个月； 为人工对比观测土壤体积含水量多次绝对误差的平均值。

2 自动观测与人工观测差值显著的站点个案分析在对江苏省 2009年建设的自动土壤水分观测仪检验考核时，通过人工观测土壤体积含水量值与器测土壤体积含水量之差的多次平均值大于等于 5 的站点进行了对 比分析。

由图 1可见 ：洪泽和赣榆站 的人工与 自动观测值差值较为显著 ，其 中洪泽各层个土层 自动站观测值比人工站均高出 8 以上，且相关系数较好 ，赣榆 的深层土层(100 cm)自动站观测值 比人工站均高出 10 以上。

本文将差值显著的站点进行逐个具体分析 ，得到 2010年 10 cm 和 100 cm土层的人工观测与自动观测得到的土壤水位体积含水率沉次差值的平均分布情况，如图 1(a)，(b)所示。

图 1 人 工观 测与 自动站观测得到的土壤水分体积含水率之差平均值分布3 差值显著站点资料分析和整改建议3．1 洪泽站对 比资料分析从图 2可以看到，洪泽站土壤水分观测仪所测得的体积含水率逐层平均值(30．3 ～35．5 9／6，10～100 cm土层)均高于人工取土所测得的体积含水率逐层平均值(18．3 ～22．5 oA，1O～100 cm土层)。其逐层差值为 8．3％～12．5 ，平均差值为 11．1％。

经现场勘查，洪泽站土壤水分观测仪正好建在当地的一条暗河之上导致其所测得的体积含水量比周围高。在进行人工对比平行观测时，不在暗河所在 区域所测得的人工值均 比土壤水分观测仪 偏低10．0 左右。因为土壤体积含水率越往图2 洪泽站 l0～100 cnl各个土层土壤体积含水率人工与 自动观测的值深层越深，所以在 100 cm土层人工测得的平均值与土壤水分观测仪测得值的差值平均值最小为· 112 · 气 象 水 文 海 洋 仪 器 Sep．20138．3 。在现场查看时，在洪泽站土壤水分观测仪周边用便携式土壤水分观测仪进行对 比观测 时，其土壤体积含水率示值均低于洪泽站土壤水分观测仪所测值。建议洪泽站将土壤水分观测仪迁离暗河地域，安装在更有当地土壤代表性的地段。

3．2 赣榆站对比资料分析赣榆站 10～60 cm土层土壤水分观测仪测得值与人工值的平均差值都不大，小于 4％；而100 cm土层的差值却很大，其平均差值达到了25．7 ，如图 3所示。属于在深层土层人工与 自动观测差值异常显著的站点。

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，? 一 ‘ ’? — ? 人 ．～ 人 人一八 ／月份 图3 赣榆R10锄 人工与自动站土壤体积含水率变化趋势经现场勘查 ，赣榆当地 土壤厚度较薄一般为60 cm左右。在安装土壤水分观测仪时，厂家与当地气象局曾几次更换安装地点才找到一处土壤较深的地段。其实在当地 80～100 ClTI的土层基本是 以沙石为主 ，而沙石的水分保持力 比土壤要差了很多，在进行人工取土对 比观测时 ，其观测值显然要 比安装在土层较厚的土壤水分观测仪测得值要低很多。以100 cm对比观测数据为例，人工取土的土壤体积含水率平均值只有 12．3 ，远低于同一土层深度土壤水分观测仪测得的土壤体积含水率平均值 (38~／6)。因此，建议取消该站点6O cm以下的土壤水分观测。

4 结论土壤水分观测仪的业务化使用提高了土壤水分观测的连续性和实时性。但是 ，在新 的站点建成后必须对其进行业务化检验。对于业务化检定过程 中发现的误差显著的站点应进行现场勘查找出原因并进行整改 ，保证土壤水分观测的准确性 。

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