地面氣象要素異常數(shù)據(jù)處理——以國家觀測一般站為例

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地面氣象要素異常數(shù)據(jù)處理——以國家觀測一般站為例

1.長樂市氣象局 2.青海省湟中縣氣象局 黃 欣1林麗萱1賈 璇2

針對臺站地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件中的氣象要素異常數(shù)據(jù)，結(jié)合福州市長樂站多年來實踐中的處理情況，總結(jié)各要素（氣溫、氣壓、風(fēng)、能見度、降水、地溫）分鐘數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)疑誤處理措施，以期為類似臺站提供經(jīng)驗借鑒。

異常數(shù)據(jù) 氣象要素 處理措施

臺站地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件是整個地面綜合觀測自動化系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一，其實施目的是根據(jù)中國氣象局自動化觀測系統(tǒng)發(fā)展要求，立足于自動化觀測和自動化業(yè)務(wù)流程，開發(fā)能對多種地面觀測設(shè)備進行統(tǒng)一管理且靈活配置的綜合集成業(yè)務(wù)軟件，以充分發(fā)揮自動化觀測設(shè)備效能，節(jié)約臺站人力資源，加強基層臺站氣象服務(wù)保障能力，提升自動探測網(wǎng)的建設(shè)效益。其主要功能有數(shù)據(jù)收集顯示、質(zhì)量控制、綜合判別、數(shù)據(jù)傳輸、業(yè)務(wù)監(jiān)控、工作管理等，現(xiàn)用臺站地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件_MOI版本為3.0.0.2。

在軟件實際運行過程中，采集器、通訊網(wǎng)絡(luò)等原因會出現(xiàn)要素的疑誤信息，這就要求地面觀測員對其進行正確處理。吳明江等探討了自動站地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件維護與審核辦法[1],徐泉麗等介紹了自動氣象站異常記錄的處理[2]，李輝等分析了自動氣象站缺測數(shù)據(jù)的處理辦法[3]。福州市長樂地面觀測站為國家一般站，自動化觀測已運行十余年，現(xiàn)將該站在地面氣象觀測業(yè)務(wù)中需注意的業(yè)務(wù)操作規(guī)定和觀測要素數(shù)據(jù)的異常或疑誤處理進行剖析和歸納，以期今后地面觀測員再遇到此類問題時，避免盲目或不當處理。

1 觀測要素的異常處理

1.1 氣溫異常處理

按如下順序代替：正點時次的記錄首先查看正點前（51～00分）后（01～10分）十分鐘內(nèi)接近正點[4]的有效數(shù)據(jù)，其次查看備用自動站的正點數(shù)據(jù)，最后應(yīng)該在下一個正點能內(nèi)差的數(shù)據(jù)做內(nèi)差處理后補傳。連續(xù)兩個或以上正點數(shù)據(jù)缺測時，不能內(nèi)插，仍按缺測處理。內(nèi)插可跨日界。如以上數(shù)據(jù)都沒有，保留人工觀測的臺站用人工觀測值代替；已取消人工觀測的臺站可啟動便攜式自動站補測；確實沒有可替代數(shù)據(jù)時，按缺測處理。

當氣溫為代替值時，水汽壓和露點溫度均需反查求得。

1.2相對濕度異常處理

⑴與氣溫異常處理的順序代替相同。

⑵相對濕度為代替值時，水汽壓和露點溫度均需反查求得。

⑶反查時濕球加U。例如溫度23.1℃、濕度55%，如圖1所示。

圖1

1.3 本站氣壓和海平面氣壓異常處理

⑴與氣溫異常處理的順序代替相同。用備份自動站記錄代替或人工補測時，若感應(yīng)部分高度不一致，應(yīng)將代替或補測的本站氣壓訂正到現(xiàn)用自動站氣壓傳感器的高度上來，再以此計算海平面氣壓[4]。

⑵海平面氣壓需反查求得（反查時本站氣壓加P）。例如氣溫23.1℃，前12小時氣溫：19.8℃；本站氣壓：1000.1，如圖2所示。

圖2

1.4 風(fēng)的異常處理

正點時次10分鐘、2分鐘平均風(fēng)首先查看正點前后十分鐘接近正點的有效數(shù)據(jù)，其次查看備用自動站正點數(shù)據(jù)。再次查看備用自動站正點前后十分鐘有無有效數(shù)據(jù)。如以上數(shù)據(jù)都沒有，保留人工觀測的臺站用人工觀測值代替，已取消人工觀測的臺站可啟動便攜式自動站補測。確實沒有可替代數(shù)據(jù)時，按缺測處理。風(fēng)向、風(fēng)速異常時，均不能內(nèi)插，瞬時風(fēng)向和瞬時風(fēng)速異常時按缺測處理。10分鐘、2分鐘平均風(fēng)有缺測時，不能相互代替[4]。

1.5 能見度有明顯差異或錯誤

能見度自動觀測的臺站，非定時觀測時次的正點數(shù)據(jù)中，所有的異?；蝈e誤能見度數(shù)據(jù)均按缺測處理，僅對定時時次的能見度進行人工補測，能見度觀測記錄仍以自動觀測為準，允許自動能見度記錄與天氣現(xiàn)象不匹配。人工觀測值存入新長Z文件CW段的能見度段和VV段10分鐘平均能見度段，其他VV段自動能見度數(shù)據(jù)按缺測處理。例如人工觀測值：25000米，如圖3所示。如果能見度自動觀測記錄缺測時不能做內(nèi)插處理，不能用正點前后十分鐘接近正點的記錄代替。

圖3

1.6 降水異常處理

自動觀測降水量記錄異常時，首先用備用自動站翻斗雨量傳感器代替，其次應(yīng)及時啟用人工補測，影響到相應(yīng)分鐘降水量，按缺測處理。若翻斗雨量記錄的過程總量與人工雨量筒觀測量的差值百分率與其它正常時次相當，則按正常處理。若翻斗雨量記錄的降水量明顯偏小或滯后嚴重，該時段的分鐘和小時降水量按缺測處理，定時降水量用人工觀測記錄代替。例如，假設(shè)自動觀測降水量從09:35-10:23缺測，10時和11時用備用自動站數(shù)據(jù)代替，相關(guān)分鐘降水時段按缺測處理，如圖4所示。

圖4

若無降水現(xiàn)象，因其它原因（昆蟲、風(fēng)沙、樹葉、清洗儀器或翻斗雨量傳感器故障）造成多余記錄時，應(yīng)刪除該時段內(nèi)的所有分鐘和小時降水量。該情況須在值班日記中說明[4]。

在降水現(xiàn)象停止后，仍有降水量，若可以判斷為滯后降水（其量一般為0.1mm、0.2mm、0.3mm，且滯后時間不超過兩小時），可以將該量累加到降水現(xiàn)象停止的那一分鐘和小時時段內(nèi)，否則將該量刪除。夜間（20-08時）能夠判斷為滯后降水的，按前述處理；無法判斷的，按正常處理。

降水量與分鐘降水量合計值不相等時的處理方法：①能夠確定正確值時，則用正確值來替代分鐘值或者小時值。②如若小時值正確但不能給出正確的分鐘值時，則將分鐘值缺測。③若分鐘值和小時值均不能給出正確值時，則均按缺測處理。

以上情況出現(xiàn)后，如果影響了后續(xù)時次的降水量統(tǒng)計，也要對受影響的時次進行處理。

1.7 地溫異常處理

與氣溫異常處理的順序代替相同。

1.8 異常記錄處理注意事項

（1）白天正點記錄異常時，定時觀測時次的記錄應(yīng)及時處理，其它正點時次的記錄應(yīng)在下一定時觀測前完成修改、上傳。夜間正點記錄異常時，應(yīng)在當日10時前完成修改、上傳。若夜間異常數(shù)據(jù)影響到08、09時記錄時，應(yīng)在10時前對08、09時相應(yīng)記錄進行修改、上傳。

（2）連續(xù)兩個或以上正點數(shù)據(jù)缺測時，不能用內(nèi)插處理，仍按缺測處理。內(nèi)插可以跨日界。

（3）任何一種觀測要素分鐘數(shù)據(jù)異常時均按缺測處理，不進行內(nèi)插，不用備份自動站記錄替代。

（4）自動站每小時正點數(shù)據(jù)與該正點時的分鐘數(shù)據(jù)不一致時，一般維持原紀錄。對前后記錄進行分析，若確認正點數(shù)據(jù)有疑誤，可用改正點的分鐘數(shù)據(jù)代替；若確認正點分鐘數(shù)據(jù)有疑誤，可用正點值代替。

（5）4次平均值和24次平均值可以互相代替。

（6）自動站降水量、日照時值有缺測時，連續(xù)缺測2小時及以上時，日總量均按缺測處理。

（7）異常數(shù)據(jù)的處理應(yīng)在備注欄注明，并在MDOS中填報。

2 小時極值處理

某時次的氣溫、相對濕度、氣壓、風(fēng)速、地溫因分鐘數(shù)據(jù)異常而影響小時極值挑取時，時極值應(yīng)該從本時次其他正常分鐘實有記錄和經(jīng)處理過的正點值中挑取。如若極值從本時次正常分鐘實有記錄中挑得，則極值和出現(xiàn)時間按正常記錄。如若極值是經(jīng)過處理的正點值，而正點值是為正點后十分鐘的代替數(shù)值、備用站的正點記錄值、前后時次內(nèi)插值記錄值，則極值出現(xiàn)時間記為正點00分。不能從以上記錄中挑取時，時極值按缺測處理。

3 日數(shù)據(jù)異常處理

首先，日照時值有缺測時，日總量按缺測處理。

第二，蒸發(fā)量時值連續(xù)缺測兩個小時及以上時，日總量按缺測處理。

第三，天氣現(xiàn)象霾的記錄。日內(nèi)正點時次的現(xiàn)在天氣現(xiàn)象（ww段）出現(xiàn)為霾且持續(xù)記錄6個（含）以上時次，則當日日數(shù)據(jù)文件連續(xù)天氣現(xiàn)象段記錄霾。

4 結(jié)論

長樂大監(jiān)站為國家地面觀測一般站，自動觀測項目有氣溫、氣壓、風(fēng)、能見度、降水、地溫等氣象要素，在日常工作中碰到不少疑誤信息，對處理疑誤信息等方法措施給予總結(jié)整理，以期為類似臺站提供借鑒。

[1] 吳明江,宋文英,錢強寒,等.自動站地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件維護與審核辦法[J]. 氣象科技,2011,39(6):814-817.

[2] 徐泉麗,靳小秋,王梅娟,等.淺談自動氣象站異常記錄的處理[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報,2010, 16(2):133.

[3] 李輝.淺析自動氣象站缺測數(shù)據(jù)的處理辦法[J].氣象水文海洋儀器, 2011, 28(4):30-32.

[4] 中國氣象局綜合觀測司. 地面氣象觀測業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定(2016版).