氣象輻射觀測一級站審核數(shù)據(jù)庫建庫方法初探

冉光輝，孟慶勇，旺 堆，麗 東

(西藏自治區(qū)林芝地區(qū)氣象局，西藏 林芝 860000)

氣象輻射觀測一級站審核數(shù)據(jù)庫建庫方法初探

冉光輝，孟慶勇，旺 堆，麗 東

(西藏自治區(qū)林芝地區(qū)氣象局，西藏 林芝 860000)

為進一步提高自動氣象站輻射觀測數(shù)據(jù)的準確性和連續(xù)性，提高工作時效，利用西藏林芝輻射一級站2010年5月—2013年5月試運行期間的正點輻射數(shù)據(jù)文件(H文件)、月氣象輻射觀測數(shù)據(jù)格式文件(R文件)，從傳感器的檢查、H、R文件完整性檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)錄入等幾個方面對輻射審核數(shù)據(jù)庫的建庫方法進行探討。此建庫方法也可供同類氣象臺站借鑒和參考。

氣象輻射一級站；審核數(shù)據(jù)規(guī)則庫；建庫方法探討

1 引言

西藏林芝地區(qū)地處西藏東南部，位于26°52′～30°40′N，92°09′～98°47′E。西藏林芝氣象輻射觀測一級站位于29°40′N，94°20′E，海拔2 991.8 m。有研究表明林芝地區(qū)太陽能資源較豐富，總輻射年總量為1 400～1 740 kW·h/(m2·a)[1]。為充分研究利用林芝地區(qū)的太陽能資源，就必須保證各項輻射觀測數(shù)據(jù)的準確性和連續(xù)性。建立適合本臺站的輻射審核數(shù)據(jù)庫是對輻射觀測數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制的重要技術(shù)手段之一，輻射審核數(shù)據(jù)庫的建立能使觀測員在日常值班中通過監(jiān)控軟件界面實時掌握各項輻射觀測數(shù)據(jù)是否異常，運用相關(guān)知識對異常數(shù)據(jù)進行分析并采取相應措施排查故障，起到及時對各輻射觀測數(shù)據(jù)進行維護、確保準確的作用。

2 各輻射傳感器的準確性檢查[2-4]

各輻射傳感器采集數(shù)據(jù)的準確性是建立審核數(shù)據(jù)庫的首要條件，因此必須對各傳感器進行準確性檢查。

2.1 檢查用儀表的選擇

1981年世界氣象組織(WMO)推薦的太陽常數(shù)最佳值為1 367±7 W·m-2，除了紫外(UV)輻射傳感器以外，其它各類臺站用輻射傳感器的靈敏度(K)均在7～14μV·W-1·m2之內(nèi)。以此為參考數(shù)據(jù)，可計算出檢查用儀表的量程范圍和精度要求。

V(最小)=K×E=7×1 367=9 569 μV

V(最大)=K×E=14×1 374=19 236 μV

從上面計算結(jié)果可以看出，輻射觀測中各類輻射傳感器的輸出都在0～20 mV范圍內(nèi)，所以要選用能精確測量小數(shù)點后3位的數(shù)字顯示的高精度毫伏表來進行測量檢查。

2.2 檢查方法

此項工作盡量在沒有雨雪現(xiàn)象且輻照度少變的天氣情況下進行，最好兩個人配合，以縮短測量時間，使儀表測量計算值和自動站觀測值具有可比性。

在對傳感器常規(guī)檢查的前提下，選用毫伏表的“DCV區(qū)”的“200mV”檔將待檢查的輻射傳感器與毫伏表連接，連接時注意正負極不要接反，若毫伏表測量值前顯示“-”號，則是極性接反。讀出毫伏表的電壓值(V)(換算成微伏電壓值)，根據(jù)輻射表的靈敏度K值，即可算出輻照度(E)。

將計算出的輻照度與相近時間的自動站觀測值相比較，得出各輻射傳感器是否達到規(guī)定要求的結(jié)果。借助自動氣象站監(jiān)控軟件(SAWSS)也可檢查各輻射傳感器接線是否正確。

3 正點輻射數(shù)據(jù)文件、月氣象輻射觀測數(shù)據(jù)文件的完整性檢查

3.1 正點輻射數(shù)據(jù)文件(H文件)的完整性檢查

《自動氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制軟件》→文件→打開→選擇文件類型→正點輻射數(shù)據(jù)文件(H*.*)→選擇需要檢查的文件(如H5631201.013)→打開查看是否有缺測數(shù)據(jù)，如有：則選中缺測數(shù)據(jù)行(如31日13、14、15時)→文件→數(shù)據(jù)導入→Restore(分鐘數(shù)據(jù)備份文件夾)→Data→導入→將導入數(shù)據(jù)格式修改與其它格式一致→保存→輸入管理員密碼→保存。將AWSataQCFile文件下的H文件復制到AwsSource文件夾下覆蓋原H文件。如分鐘備份文件夾里無相關(guān)數(shù)據(jù)則按缺測處理。

將檢查修改后的H文件轉(zhuǎn)為月氣象輻射觀測數(shù)據(jù)格式文件(R文件)。

3.2 月氣象輻射觀測數(shù)據(jù)文件(R文件)的準確性檢查

《地面氣象業(yè)務測報軟件》→數(shù)據(jù)維護→格檢審核R文件→加載R文件，對數(shù)據(jù)進行格檢審核。

極值檢查包括：總輻射最大輻照度<2 000 W·m-2；直接輻射最大輻照度<1 367±7 W·m-2；日總輻射曝輻量<可能的日總輻射曝輻量(特殊情況下，冬季允許超過≤20%，夏季≤15%)。

相關(guān)性檢查包括：時(日)總輻射曝輻量≥時(日)凈全輻射曝輻量；時(日)總輻射曝輻量≥時(日)散射輻射曝輻量；時(日)總輻射曝輻量≥時(日)反射輻射曝輻量；日總輻射曝輻量≥日水平面直接輻射曝輻量；日直接輻射曝輻量≥日水平面直接輻射曝輻量；日總輻射曝輻量與(日散射輻射曝輻量+日水平面直接輻射曝輻量)差的絕對值≤20%日總輻射曝輻量；日總輻射最大輻照度≥日凈全輻射最大輻照度。

對格檢過程中發(fā)現(xiàn)的錯誤和疑誤記錄，按相關(guān)規(guī)定做統(tǒng)計處理。

4 建庫所需數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算

輻射審核數(shù)據(jù)庫的建立需要統(tǒng)計項目共有43項，有的項目不能直接從月氣象輻射觀測數(shù)據(jù)文件(R文件)中直接挑取。例：各月累年時總量極大(小)值，人工挑取不僅工作量大，而且容易出錯。故我們運用Excel作為統(tǒng)計工具對所需項目數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，以提高統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性，提高工作效率。

4.1 將R文件數(shù)據(jù)導入Excel

以R5631201.013為例，打開空白的Excel→數(shù)據(jù)→導入外部數(shù)據(jù)→導入數(shù)據(jù)→選擇需導入的數(shù)據(jù)文件R5631201.013打開→下一步→下一步→完成→確定→保存并命名為2013年1月輻數(shù)據(jù)文件。

凈全輻射數(shù)據(jù)、反射輻射數(shù)據(jù)，導入Excel文檔后與《地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式》中R文件數(shù)據(jù)格式不相對應，對兩項進行處理。其方法：用記事本將R5631201.013打開，把凈輻射指示標志N下的凈輻射數(shù)據(jù)復制到空白的記事本，并保存。打開空白的Excel文檔，用導入R5631201.013文件的方法導入數(shù)據(jù)。然后復制到2013年1月輻射數(shù)據(jù)文件凈輻射指示標志N所指示下的數(shù)據(jù)文檔處，保存。反射輻射處理方法與之相同。

將2013年1月輻射數(shù)據(jù)文件進行處理，使其符合Excel格式，實現(xiàn)統(tǒng)計。刪除各項指示標志數(shù)據(jù)最后一個“=”符號，插入4～5行空白行留做數(shù)據(jù)統(tǒng)計用。

4.2 月數(shù)據(jù)項目的挑取

以挑取項目最多的凈全輻射為例，見表1。由表1可看出在凈輻射時總量數(shù)據(jù)后空白的單元格輸入時總量極大(小)，在日總量右邊的空白單元格，輸入合計、平均、月極大(小)，并在右邊的單元格選用插入以下公式：MAX(*：*)、MIN(*：*)、SUM(*：*)、1/nSUM(*：*)，(*：*)指選取參與統(tǒng)計的所有單元格。n表示月份日期。通過上述方法可得出該月凈全輻射參與建庫挑取的各項值。其它項目挑取方法與此方法基本相同。這樣就得到2013年1月輻數(shù)據(jù)文件參與建庫所需挑取項目值。

同樣的方法可得2011年1月、2012年1月輻射數(shù)據(jù)文件參與建庫所需挑取項各項目值。在這3 a 3個月中挑取相應項目時(日)的大極(小)值作為最后極大(小)值。這樣就得出建庫所需1月份各項目值。

1—12月份建庫項目數(shù)據(jù)挑取共需設(shè)置3*12張表格，公式的插入可用復制的方法解決。需注意的必需根據(jù)月份的大小進行修改。如2月份，潤年是29 d，平年是28 d。

由以上方法統(tǒng)計挑取的輻射審核數(shù)據(jù)庫共42項，42×12，即502個數(shù)據(jù)，按照以上統(tǒng)計方法得出西藏林芝氣象輻射觀測一級站審核數(shù)據(jù)庫所需數(shù)據(jù)。見表2。

此外，數(shù)據(jù)庫中第43項的各月平均總云量值，需從本站歷年總云量觀測數(shù)據(jù)中統(tǒng)計得出。如臺站所用的散射輻射傳感器以遮光環(huán)為遮陽部件，則各月平均總云量值必須輸入，否則將直接影響到觀測數(shù)據(jù)的準確性。

如臺站所用散射輻射傳感器以遮陽片為遮陽部件，則各月平均總云量值不得輸入數(shù)據(jù)庫。

5 統(tǒng)計數(shù)據(jù)錄入

5.1 使用OSSMO 2004測報軟件臺站

為了輸入數(shù)據(jù)的準確性、提高工作效率，以總輻射日總量月平均累年極大值輸入為例，將總輻射日總量月平均累年極大值數(shù)據(jù)擴大100倍復制到記事本。見圖1。

表1 2013年1月凈全輻項目挑取示意表

表2 林芝站輻射審核數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)(輸入方法：1～42項擴大100倍，第43項擴大10倍)

續(xù)表2 林芝站輻射審核數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)(輸入方法：1～42項擴大100倍，第43項擴大10倍)

圖1 復制到記事本的總輻射日總量月平均累年極大植數(shù)據(jù)

點擊編輯→替換，在出現(xiàn)的對話框中復制兩數(shù)據(jù)間的空白粘貼到查找內(nèi)容欄中，輸入“，”到替換為欄中，點擊全部替換。此操作是為了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫輸入格式要求。見圖2。

圖2 替換后的格式

最后將以上符合數(shù)據(jù)庫輸入要求的數(shù)據(jù)輸入到OSSMO 2004測報軟件的輻射審核數(shù)據(jù)庫。具體輸入方法見圖3：雙擊→OSSMO 2004→SysConfig→SysLib→打開→tabRAuditingData，找到臺站區(qū)站號行：如本站56312，列MAMDG(總輻射日總量月平均累年極大值)相交的單元格，將圖2內(nèi)容復制到此單元格進行粘貼→保存，依次按照些方法錄入其它項。

圖3 總輻射審核規(guī)則庫輸入方法示意圖

5.2 使用ISOS測報軟件的臺站

雙擊 OSSMO 2004文件夾 →SysConfing →復制SysLib.mdb文件到U盤。

打開地面綜合觀測業(yè)務軟件MOI →單擊參數(shù)→臺站參數(shù)→審核規(guī)則庫→輻射審核數(shù)據(jù)→選中臺站區(qū)號→刪除→導入→選擇U盤→選中SysLib.mdb文件→打開→參數(shù)導入完畢確定。

5 結(jié)論

按照以上建庫方法所建成的西藏林芝氣象輻射觀測一級站輻射審核數(shù)據(jù)庫，在用于日常業(yè)務工作后，對提高本站輻射觀測數(shù)據(jù)的準確性和提高業(yè)務人員維護工作時效性方面均有一定的促進作用。該方法可供有輻射觀測業(yè)務的臺站借鑒和參考，提高輻射觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

[1] 高紹鳳，陳萬隆，朱超群，等，編著.應用氣候?qū)W(第一版)[M].北京：氣象出版社，2004，28.

[2] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范(第一版)[M].北京：氣象出版社，2003，68-80.112-114.121-122.

[3] 中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡司.地面氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件操作手冊(第一版)[M].北京：氣象出版社，2005，28-29.

[4] 湖北省氣象局.地面綜合氣象觀測業(yè)務檢查手冊[M].2010，21-22.43.

2015-04-09

冉光輝(1976—)，男(土家族)，工程師，主要從事綜合氣象探測工作。

1003-6598(2015)04-0058-04

P413

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