新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題分析處理

張丹東

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國地面氣象預(yù)報(bào)工作近年來實(shí)現(xiàn)了較為長足的進(jìn)步，新型自動氣象站廣泛應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的自動化地面氣象預(yù)報(bào)正是這種進(jìn)步的直觀展現(xiàn)，基于此，本文簡單介紹了觀測數(shù)據(jù)缺測問題出現(xiàn)原因與應(yīng)對方法，并總結(jié)了新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題處理對策，希望對策內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：新型自動氣象站；觀測數(shù)據(jù)；缺測

中圖分類號：P415.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0212-01

新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低直接關(guān)系著天氣預(yù)報(bào)、氣象科研、氣候分析等氣象業(yè)務(wù)工作能否順利開展，而為了設(shè)法提升天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與其防災(zāi)減災(zāi)能力，正是本文圍繞新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題分析處理開展具體研究的原因所在。

1 觀測數(shù)據(jù)缺測問題出現(xiàn)原因與應(yīng)對方法

1.1 故障、干擾

設(shè)備故障或電磁干擾均可能誘發(fā)新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題，除雷擊影響、采集器等部件頻繁發(fā)生故障外，問題出現(xiàn)的最根本原因是新型自動氣象站工作時間長達(dá)24h，這使得其本身設(shè)備極易老化，維護(hù)不及時也在一定程度上提升了缺測問題的發(fā)生幾率。因此，本文建議加強(qiáng)對新型自動氣象站的狀態(tài)監(jiān)測，由此即可有效降低故障、干擾問題的出現(xiàn)幾率[1]。

1.2 人為操作錯誤

人為操作錯誤在很多時候會引發(fā)新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題，錯刪測報(bào)業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)、格式化操作均屬于其中典型，這類錯誤往往會對氣象要素?cái)?shù)據(jù)帶來較為嚴(yán)重的打擊。因此，本文建議測報(bào)人員不僅需要定期對新型自動氣象站進(jìn)行維護(hù)，更需要每日使用移動式存儲設(shè)備備份業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)文件，由此即可大幅提升新型自動氣象站觀測測報(bào)數(shù)據(jù)文件的完整性和可靠性。

1.3 其他

計(jì)算機(jī)病毒、雷電破壞、灰塵同樣可能誘發(fā)新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)乃至氣象站很容易陷入癱瘓、甚至毀滅狀態(tài)，因此本文建議業(yè)務(wù)人員定期開展儀器設(shè)備的清理、檢查避雷裝置，并做好殺毒計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的安裝與升級，每天19：00還需要查看并校對采集器時鐘時間，由此即可進(jìn)一步降低觀測數(shù)據(jù)缺測問題的出現(xiàn)幾率[2]。

2 新型自動氣象站觀測數(shù)據(jù)缺測問題處理對策

2.1 非觀測發(fā)報(bào)時次氣象數(shù)據(jù)缺測處理

如新型自動氣象站出現(xiàn)氣壓觀測數(shù)據(jù)缺測，可使用正點(diǎn)前10min與正點(diǎn)相近數(shù)據(jù)替代，而如果正點(diǎn)前10min內(nèi)氣壓數(shù)據(jù)缺測，則可以參考水銀氣壓表附溫和調(diào)整后讀數(shù)，如10：54的數(shù)據(jù)缺測，可使用10：53數(shù)據(jù)，這一處理方式源于中國氣象局地面氣象觀測規(guī)范要求。由于新型自動氣象站出現(xiàn)氣壓觀測數(shù)據(jù)缺測，相應(yīng)的海平面氣壓也會缺測，由此通過人工方法輸入附溫和讀數(shù)，通過在氣壓讀數(shù)后添加“H”完成海平面氣壓、本站氣壓計(jì)算，即可隨后進(jìn)入正常計(jì)算編報(bào)模式。除人工措施外，軟件同樣可用于處理新型自動氣象站氣壓觀測數(shù)據(jù)缺測，具體操作需要輸入附溫項(xiàng)，并使用測報(bào)業(yè)務(wù)軟件中“氣壓項(xiàng)”完成計(jì)算，訂正后的數(shù)據(jù)需要輸入“P”。

2.2 編發(fā)氣象報(bào)時次氣壓缺測處理

如果觀測發(fā)報(bào)時次新型自動氣象站出現(xiàn)氣壓觀測數(shù)據(jù)缺測，可使用正點(diǎn)前10min與正點(diǎn)相近數(shù)據(jù)替代，如正點(diǎn)前10min內(nèi)氣壓數(shù)據(jù)缺測，則需要重新考慮發(fā)報(bào)時次，同時使用人工補(bǔ)測水銀氣壓表進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，由此輸入的調(diào)整數(shù)據(jù)需要在氣壓數(shù)據(jù)后輸入“H”標(biāo)記，由此即可最終完成正確的編報(bào)計(jì)算。編發(fā)氣象報(bào)時次氣壓缺測使用軟件的處理流程為：“添加附溫項(xiàng)→輸入讀數(shù)值→輸入‘-”，這一過程必須避免附溫項(xiàng)為空的情況出現(xiàn)[3]。

2.3 極大風(fēng)和最大風(fēng)出現(xiàn)時間缺測處理

雖然我國現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的新型自動氣象站已具備較為優(yōu)良的性能，但在筆者的實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，24h級大風(fēng)、最大風(fēng)時間缺測情況在新型自動氣象站運(yùn)行中較為常見。例如，某地2017年5月4日的極大風(fēng)恰好出現(xiàn)在24：00，但分析數(shù)據(jù)卻能夠發(fā)現(xiàn)最大風(fēng)數(shù)據(jù)風(fēng)向和正點(diǎn)觀測的數(shù)據(jù)風(fēng)向不一致，因此工作人員對上一日RTD文件開展了檢查，最終確定了最大風(fēng)速出現(xiàn)時間并同時完成了維護(hù)工作。事實(shí)上，23：59為通常情況下正確極值出現(xiàn)時間，24：00為極值的情況極為罕見，由于極大風(fēng)速是指23：59：01-23：59：60的最大瞬時風(fēng)速值，而瞬時風(fēng)速是3s滑動平均風(fēng)速值，這就使得二者可能不一致，瞬時風(fēng)速值小于極大風(fēng)速值的情況并不罕見。

2.4 極值記錄缺測處理

新型自動氣象站儀器故障往往會直接影響氣象觀測時極值，日極值挑選往往會因此受到較為負(fù)面影響，考慮到影響的嚴(yán)重性，本文將時極值的缺測視作缺測問題。具體來說，如果日極值沒有在該時內(nèi)出現(xiàn)，需從正常時段記錄挑取，如無法判斷日極值所在時次，則需要從自記紙、人工觀測、地面氣象觀測中挑選。若臺站不存在人工觀測記錄，則需從地面氣象觀測時極值中挑選并注明。

2.5 降水缺測處理

新型自動氣象站使用稱重降水完成降水記錄，具體記錄應(yīng)按照“翻斗雨量傳感器→備份站翻斗雨量傳感器”順序，如果新型自動氣象站未配備備份翻斗雨量傳感器，便可將這種情況視作降水缺測，工作人員需要人工開展補(bǔ)測。而在冬季結(jié)冰期，工作人員需使用人工觀測記錄取代新型自動氣象站的缺測降水記錄，使用軟件“修改”按鈕即可修改相應(yīng)時段缺測數(shù)據(jù)。

2.6 溫度或濕度與本站氣壓數(shù)據(jù)缺測處理

如發(fā)現(xiàn)新型自動氣象站出現(xiàn)溫度、濕度與本站氣壓數(shù)據(jù)缺測情況，工作人員需要使用分鐘數(shù)據(jù)替代缺測數(shù)據(jù)，內(nèi)插法、人工觀測在其中的應(yīng)用也不應(yīng)被忽視，通過業(yè)務(wù)軟件工具欄提供的“濕度/氣壓選項(xiàng)”，即可實(shí)現(xiàn)露點(diǎn)溫度、海平面氣壓、水氣壓的反查，這類數(shù)據(jù)需要與軟件“濕度項(xiàng)”提供的計(jì)算結(jié)果一致。如果工作人員發(fā)現(xiàn)氣壓傳感器與水銀氣壓表安裝高度不一致，必須以氣壓傳感器安裝的海拔高度為準(zhǔn)，為了計(jì)算正確的海平面氣壓數(shù)據(jù)，需要在附溫項(xiàng)輸入“-”或空格。

2.7 分鐘降水量缺測處理

如果觀測人員發(fā)現(xiàn)新型自動氣象站出現(xiàn)分鐘降水量缺測情況，觀測人員需要首先查看正點(diǎn)觀測編報(bào)確定分鐘降水量缺測是否導(dǎo)致降水量數(shù)據(jù)出現(xiàn)未統(tǒng)計(jì)成功情況，由此檢查小時內(nèi)分鐘數(shù)據(jù)缺測情況，在確定分鐘降水量數(shù)據(jù)缺測后，需要重新下載數(shù)據(jù)并進(jìn)行覆蓋，這一過程需選擇缺測分鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，并同時禁止多選情況出現(xiàn)。在完成上述操作后，即可對出現(xiàn)缺測時次正點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)調(diào)，如補(bǔ)調(diào)后檢查發(fā)現(xiàn)無缺測情況即可直接保存并上傳，而如果缺測情況未得到解決，可斷定采集器本身無降水量數(shù)據(jù)。值得注意的是，在08：00、11：00、14：00、17：00、20：00時覆蓋正常數(shù)據(jù)需要查看人工輸入的信息是否覆蓋，如覆蓋變?yōu)槿睖y需要重新輸入數(shù)據(jù)后上傳，否則可直接上傳。

2.8 風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)缺測處理

如果新型自動氣象站出現(xiàn)正點(diǎn)前10min或2min風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)缺測，可選擇相應(yīng)時間內(nèi)10min或2min觀測數(shù)據(jù)替代，這一過程需避免互相替代的情況出現(xiàn)。值得注意的是，必要時候可以用研究目測2min風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)，結(jié)合8個方位估計(jì)即可滿足特殊情況下缺測問題處理需求。

3 結(jié)語

綜上所述，新型自動氣象站的缺測問題處理直接關(guān)系觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的非觀測發(fā)報(bào)時次氣象數(shù)據(jù)缺測處理、極大風(fēng)和最大風(fēng)出現(xiàn)時間缺測處理、降水缺測處理等實(shí)例，則證明了研究的實(shí)踐價值。因此，本文研究能夠較好服務(wù)于相關(guān)理論研究與實(shí)踐探索。

參考文獻(xiàn)

[1]曹明，陳孝腔，蘇睿.應(yīng)對新型自動氣象站數(shù)據(jù)缺測的措施[J].內(nèi)江科技，2017，38（12）：21.

[2]劉偉，高林，馬輝.DZZ5新型自動氣象站工作原理及常見故障診斷[J].氣象水文海洋儀器，2017，34（04）：93-97.

[3]李初宇，劉東.新型自動氣象站采集器故障維修處理[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（21）：94+96.