自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)缺測(cè)的應(yīng)急處理方法

宋磊 張繼會(huì)

（黑龍江省新林區(qū)氣象局，黑龍江 大興安嶺 165023）

一、自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)缺測(cè)原因分析

得益于科技水平的快速發(fā)展，在氣象學(xué)領(lǐng)域，人工氣象觀測(cè)的方式已逐步被自動(dòng)氣象儀器和設(shè)備全面取代。自動(dòng)氣象儀器由于采用了較多精密的元器件和傳感器，極易受到外界環(huán)境的變化而造成功能異常等情況。因此，由其引發(fā)的觀測(cè)數(shù)據(jù)缺測(cè)也需引起相關(guān)技術(shù)人員的關(guān)注。對(duì)于這些異常事件，不僅擾亂了氣象觀測(cè)活動(dòng)的有序開(kāi)展，更影響氣象數(shù)據(jù)的收集與分析的客觀性與準(zhǔn)確性。結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)缺測(cè)的原因可以得出如下結(jié)論。

自動(dòng)氣象數(shù)據(jù)缺測(cè)可由于外部干擾而造成，例如，自然環(huán)境的溫度過(guò)高或過(guò)低，遭受雷擊，電磁干擾等現(xiàn)象都會(huì)引發(fā)觀測(cè)儀器與設(shè)備內(nèi)部的電子元器件損壞或出現(xiàn)功能異常，無(wú)法準(zhǔn)確地采集和記錄數(shù)據(jù)。其次，設(shè)備故障所導(dǎo)致的氣象數(shù)據(jù)缺測(cè)也較為常見(jiàn)。由于氣象觀測(cè)站需要使用的大量計(jì)算機(jī)和儀器都要長(zhǎng)時(shí)間的保持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，難免存在儀器設(shè)備老化和故障等問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)整體工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的下降，在采集數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或死機(jī)的概率會(huì)逐漸增加，這些都會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)的缺失。最后，氣象數(shù)據(jù)的收集和傳輸過(guò)程需要依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)通道實(shí)現(xiàn)。而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的信息安全狀況也可能對(duì)氣象數(shù)據(jù)的安全性造成威脅。惡意的網(wǎng)絡(luò)病毒和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的信號(hào)丟失等問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)的缺測(cè)。

二、數(shù)據(jù)缺測(cè)應(yīng)急處理方法分析

（一）極值數(shù)據(jù)缺測(cè)處理

極值缺測(cè)是一種較為常見(jiàn)的由氣象儀器設(shè)備故障所造成的數(shù)據(jù)缺測(cè)現(xiàn)象。由于日觀測(cè)極值數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大波動(dòng)或受外界環(huán)境因素影響而使其客觀性下降等問(wèn)題時(shí)，可根據(jù)當(dāng)日其他時(shí)段的氣象數(shù)據(jù)確定極值。如果無(wú)法確定某一時(shí)刻的氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，則可通過(guò)對(duì)照氣象觀測(cè)極值數(shù)據(jù)或人工數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性的篩選，同時(shí)將所有氣象數(shù)據(jù)做好備注，以便后續(xù)進(jìn)行極值數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性復(fù)核。

（二）溫、濕度數(shù)據(jù)缺測(cè)處理

溫度和濕度等數(shù)據(jù)是氣象監(jiān)測(cè)中采集頻率最高的數(shù)據(jù)類(lèi)型。受到人為設(shè)置偏差或設(shè)備故障等異常因素的影響，氣象溫度和濕度數(shù)據(jù)的異常需要及時(shí)進(jìn)行修正和補(bǔ)充，可利用分鐘數(shù)據(jù)對(duì)氣象監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的水氣壓值進(jìn)行反復(fù)核定。并根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)的溫濕度變化規(guī)律提取真實(shí)可靠的氣象數(shù)據(jù)作為記錄內(nèi)容。另外，在地面氣象測(cè)報(bào)系統(tǒng)中，根據(jù)內(nèi)箱采集到的溫、濕度數(shù)據(jù)計(jì)算得到的反差水汽壓和露點(diǎn)濕度等項(xiàng)目?jī)?nèi)容，應(yīng)結(jié)合當(dāng)天的氣壓值及溫度變化的幅度用特殊符號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，防止數(shù)據(jù)缺測(cè)帶來(lái)較大的觀測(cè)誤差。

（三）蒸發(fā)量數(shù)據(jù)缺測(cè)處理

氣象觀測(cè)中，降雨量及蒸發(fā)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)經(jīng)常出現(xiàn)蒸發(fā)量為0的異常情況。通過(guò)以往的觀測(cè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析其原因，可能由傳感器故障所導(dǎo)致。單位計(jì)量時(shí)間段內(nèi)降雨量蒸發(fā)量的數(shù)據(jù)缺測(cè)可通過(guò)氣象站的備份數(shù)據(jù)替代異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)沒(méi)有事先存入備份數(shù)據(jù)時(shí)，則可用觀測(cè)時(shí)間段相隔一小時(shí)以內(nèi)的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插式缺測(cè)處理。如果蒸發(fā)量數(shù)據(jù)是在兩小時(shí)范圍內(nèi)的，則可用數(shù)據(jù)庫(kù)完成缺測(cè)應(yīng)急處理，必要時(shí)可通過(guò)人工監(jiān)測(cè)獲取準(zhǔn)確的降水量數(shù)據(jù)。

三、加強(qiáng)自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的措施

（一）落實(shí)數(shù)據(jù)維護(hù)與備份

在自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作中，每日應(yīng)設(shè)置同一時(shí)間段對(duì)當(dāng)天所采集到的各類(lèi)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和檢查。并同時(shí)完成備份入庫(kù)和數(shù)據(jù)的維護(hù)等工作。根據(jù)氣象站工作的開(kāi)展流程及規(guī)范要求，對(duì)一些特殊領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分類(lèi)和存儲(chǔ)時(shí)必須設(shè)立備份信息，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性和安全性。對(duì)原始數(shù)據(jù)和新文件夾要同步完成備份，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的安全性，避免缺測(cè)情況的發(fā)生。

（二）地面氣象觀測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控

除了要對(duì)自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定期整理和檢查外，還要實(shí)時(shí)監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)的結(jié)果并判斷其中是否存在異常數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)某些氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)與以往經(jīng)驗(yàn)存在較大偏差，必須及時(shí)找到缺測(cè)原因，并根據(jù)具體的情況開(kāi)展一系列應(yīng)急處理措施。如果觀測(cè)儀器出現(xiàn)設(shè)備故障，又難以維修的情況，要及時(shí)向上級(jí)申請(qǐng)協(xié)助，派出人工同步對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，以此保證特定時(shí)段氣象數(shù)據(jù)的完整程度。

（三）氣象設(shè)備日常維護(hù)

為了保證自動(dòng)氣象站的監(jiān)測(cè)工作能夠按照計(jì)劃有序推進(jìn)，除了規(guī)范化自動(dòng)儀器的使用方式外，還要定期對(duì)觀測(cè)儀器進(jìn)行功能的檢查和維修保養(yǎng)等工作。根據(jù)自動(dòng)氣象站的工作周期可設(shè)置規(guī)律性的儀器維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。值班人員要提前對(duì)儀器的功能及運(yùn)行狀況進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)工作人員換班時(shí)，也要同步完成儀器設(shè)備的交接工作。保證參與到自動(dòng)氣象數(shù)據(jù)采集和獲取工作中的設(shè)備都具有良好的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，必須及時(shí)地進(jìn)行零件更換或參數(shù)的調(diào)整，保證儀器運(yùn)行狀況的平穩(wěn)。此外，日常還要注重對(duì)儀器設(shè)備防雷、供電、通訊及系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境等可能對(duì)氣象觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響的外在因素的監(jiān)督和規(guī)避。