新型自動氣象站異常數(shù)據(jù)的處理方法分析

宋瑩華+吳忠振

摘 要：該文針對安裝使用新型自動站和原有自動站雙軌運行的氣象臺站，各氣象觀測要素數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?；蛉睖y時的代替處理方法進行了歸納總結(jié)，以期對臺站日常值班工作起到指導作用。

關(guān)鍵詞：自動站；異常數(shù)據(jù)；處理方法

中圖分類號 P415.12 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）07-0156-03

Abstract：Aiming at meteorological station with new automatic station and original station，when the meteorological data is abnormal or shortage，the data processing methods were summarized in order to play a guiding role in the daily work of the station.

Key words：Automatic station；Abnormal data；Processing method

隨著地面氣象觀測自動化業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，新型自動站在山東省氣象臺站陸續(xù)安裝使用，與臺站已運行的老自動站實現(xiàn)雙軌運行，使觀測業(yè)務(wù)更趨向于全自動化。臨沂市觀測站于2015年12月1日正式運行DZZ4新型自動站和ISOS地面氣象綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了以新型自動站（DZZ4型）為主，老自動站（CAWS600-B型）為備份的雙軌運行方式。自動觀測項目有氣溫、相對濕度、氣壓、風向風速、降水、0～360cm地溫、能見度等，氣溫、相對濕度、氣壓、風向風速、地溫等各觀測要素人工觀測儀器已按規(guī)定撤除，在新型站儀器故障或數(shù)據(jù)異常時，可以用備份站數(shù)據(jù)代替。

1 異常數(shù)據(jù)的判斷

日常觀測值班時，應(yīng)每1h查看自動站數(shù)據(jù)，并與備份自動站觀測數(shù)據(jù)進行對比，當發(fā)現(xiàn)某要素數(shù)據(jù)相差較大時，應(yīng)及時檢查數(shù)據(jù)是否有異常。也可以查看SMO軟件采集界面觀測要素的連續(xù)曲線圖，判斷分鐘數(shù)據(jù)是否正常。在采集界面各要素的顯示數(shù)據(jù)右邊，有曲線圖標，分別點擊就可以看到對應(yīng)數(shù)據(jù)的2h內(nèi)變化曲線，據(jù)此可以判斷數(shù)據(jù)變化是否正常連續(xù)。還可通過ASOM系統(tǒng)判斷異常數(shù)據(jù)。登陸綜合氣象觀測系統(tǒng)運行監(jiān)控平臺，點擊運行監(jiān)控-數(shù)據(jù)監(jiān)控-多站單要素曲線圖，選擇需要對比臺站的時間范圍、添加需要對比的臺站，再選擇對比的要素，點擊查詢即可彈出對比臺站所選要素的曲線圖，如果各臺站曲線圖變化一致，說明數(shù)據(jù)正常，如果本站曲線明顯偏高或偏低，或曲線有明顯的急升急降現(xiàn)象，則判斷為異常數(shù)據(jù)。

2 異常記錄處理原則[1]

（1）白天正點記錄異常時，3次定時觀測時次（指08：00、14：00、20：00）的記錄應(yīng)及時處理，其他正點時次的記錄應(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10：00前完成修改上傳。若夜間異常數(shù)據(jù)影響到08：00、09：00記錄，應(yīng)在10：00前對08：00、09：00相應(yīng)記錄進行修改上傳。

（2）已實現(xiàn)自動觀測的氣溫、相對濕度、風向、風速、氣壓、地溫記錄異常時，正點時次的記錄按照正點前10min內(nèi)（51-00分）接近正點的正常記錄、正點后10min內(nèi)（01～10分）接近正點的正常記錄、備份自動站記錄、內(nèi)插記錄的順序代替。其中風向風速異常時均不能內(nèi)插，瞬時風向、風速異常時按缺測處理。

（3）無自動記錄可代替時，僅在定時觀測時次正點后10min內(nèi)，對氣溫、相對濕度、風向、風速、氣壓、降水、能見度、地溫（草溫除外）進行人工補測，其他時次按缺測處理。若某要素人工觀測儀器已按規(guī)定撤除或超過正點后10min，則該要素不再人工補測。

（4）分鐘數(shù)據(jù)異常時均缺測處理，不內(nèi)插，不用備份自動站記錄代替。因分鐘數(shù)據(jù)異常造成加密數(shù)據(jù)文件錯誤時，加密數(shù)據(jù)文件不做訂正處理。

（5）連續(xù)2個或以上時次數(shù)據(jù)缺測時，不能內(nèi)插，仍按缺測處理。內(nèi)插可以跨日界。

（6）自動站每1h正點數(shù)據(jù)與分鐘數(shù)據(jù)不一致時，一般維持原記錄。若確認正點數(shù)據(jù)有誤，可用該正點的分鐘數(shù)據(jù)代替，若確認正點的分鐘數(shù)據(jù)有誤，可用正點值代替。

（7）4次平均值和24次平均值可以互相代替。

（8）自動站降水量、日照時值有缺測時，日總量按缺測處理。

（9）各異常記錄的處理情況應(yīng)在備注欄注明，并在MDOS系統(tǒng)平臺中填報。

3 具體要素異常的處理

3.1 氣溫和相對濕度 （1）氣溫缺測相對濕度正常時，水汽壓和露點溫度用前/后10min、備份站代替或內(nèi)插求得的代替后氣溫與自動站相對濕度進行反查求得。（2）自動站相對濕度缺測而氣溫正常，需用自動站氣溫與代替后的相對濕度進行反查求得水汽壓和露點溫度。（3）氣溫與濕度均缺測時，用前/后10min數(shù)據(jù)或備份站數(shù)據(jù)或內(nèi)插記錄的順序代替氣溫、相對濕度，并反查水汽壓、露點溫度，不能代替時，均按缺測處理。以上數(shù)據(jù)用前/后10min數(shù)據(jù)代替時，在正點觀測編報界面，點擊觀測時間下面的“代缺”，出現(xiàn)“正點前/后10min自動觀測數(shù)據(jù)”，如圖1，雙擊需要代替的氣溫或相對濕度分鐘數(shù)據(jù)欄，點替換即可。用備份站數(shù)據(jù)或內(nèi)插記錄代替時，在正點觀測編報界面，輸入備份站正點數(shù)據(jù)或內(nèi)插記錄即可，替換或修改后的數(shù)據(jù)欄顯示為黃色。需要反查水汽壓和露點溫度時，可利用地面觀測業(yè)務(wù)軟件（MOI）工具菜單中的“要素計算”，在干球溫度數(shù)據(jù)欄輸入溫度值，在濕球溫度數(shù)據(jù)欄輸入加U的濕度數(shù)據(jù)，點擊計算按鈕，即可求得對應(yīng)的水汽壓和露點溫度。

3.2 風向風速 正點2min和10min風向風速缺測時分別用相應(yīng)的2min和10min數(shù)據(jù)代替，不能互相代。用正點前/后10min接近正點的數(shù)據(jù)代替，其前推的相應(yīng)時段內(nèi)必須有正確數(shù)據(jù)[2]。否則用備份站數(shù)據(jù)代替。如：某日09：00的2min風速數(shù)據(jù)缺測，用08：57的2min數(shù)據(jù)代時，08：56和08：57都必須有正常分鐘數(shù)據(jù)。10min數(shù)據(jù)缺測，用08：57的10min數(shù)據(jù)代時，08：48—08：57必須有正常的分鐘數(shù)據(jù)。正點瞬時風向風速異常時按缺測處理，不能用備份站數(shù)據(jù)代替。所有風數(shù)據(jù)缺測不能代替時，人工觀測儀器已撤除的臺站需目測2min風向風速，風向按8個方位估計，其他風數(shù)據(jù)按缺測處理。風速記錄缺測但有風向時，風向也按缺測處理，有風速無風向時，則風速照記，風向記缺測。

3.3 氣壓 正點氣壓數(shù)據(jù)不正常時，用前/后10min數(shù)據(jù)代替，其操作方法與氣溫相同。用備份站記錄代替，2個氣壓傳感器感應(yīng)部分高度一致，可以直接輸入代替，2個氣壓傳感器感應(yīng)部分高度不一致，用高度差訂正公式將代替的本站氣壓訂正到現(xiàn)用自動站氣壓傳感器高度上來，輸入到氣壓數(shù)據(jù)欄，再以此計算海平面氣壓[3]。

3.4 降水量 夏季非結(jié)冰期使用翻斗雨量傳感器作為降水量采集儀器，稱重式雨量傳感器、備份自動站翻斗式雨量傳感器作為備份儀器。冬季結(jié)冰期使用稱重式雨量傳感器測量降水，翻斗雨量傳感器和備份站翻斗儀器停用。降水量記錄異常時，非結(jié)冰期，用稱重式雨量傳感器、備份自動站翻斗式雨量傳感器順序代替，結(jié)冰期則用人工觀測雨量筒記錄代替。定時觀測時次，在正點觀測編報界面，點擊“降水量替代”按鈕，出現(xiàn)小時降水量、翻斗降水量和稱重降水量數(shù)據(jù)，如圖2，非結(jié)冰期小時降水量取自翻斗降水量，翻斗降水量數(shù)據(jù)異常時雙擊需要代替的稱重降水量數(shù)據(jù)，點保存即可代替。用備份站降水量代替時，將備份站小時降水量數(shù)據(jù)輸入到定時降水欄即可。結(jié)冰期用人工定時觀測雨量數(shù)據(jù)代替時，在正點觀測編報界面，點擊小時降水量后面的“修改”按鈕，出現(xiàn)小時內(nèi)分鐘降水量界面，如圖3，將故障時段內(nèi)的小時、分鐘雨量刪除按缺測處理，然后在6h降水欄（08：00正點在12h降水欄）輸入人工定時觀測降水數(shù)據(jù)。出現(xiàn)微量降水時，正點觀測編報時次08：00在12h降水欄內(nèi)輸入00，14：00和20：00在6h降水欄輸00。

降水量記錄異常的其他情況：（1）無降水現(xiàn)象，因其他原因（昆蟲、風、沙塵、樹葉、人工調(diào)試等）或自動站故障造成多余記錄時，在正點觀測編報界面，點擊小時降水量后面的“修改”按鈕（圖3），刪除該時段內(nèi)的分鐘和小時降水量，并在值班日記中說明。（2）降水現(xiàn)象停止后，仍有降水量，若能判斷為滯后（滯后時間不超過2h），可將該量累加到降水停止的那分鐘和小時時段內(nèi)，否則將該量刪除。夜間（20：00—08：00）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。（3）稱重式雨量傳感器在降水過程中，伴隨有沙塵、樹葉等雜物時，按正常降水記錄處理，液態(tài)降水溢出或固態(tài)降水堆至口沿以上，或降水過程中取水，則該時段降水按缺測處理。（4）稱重式雨量傳感器承水口內(nèi)沿堆有積雪或雨凇時，應(yīng)及時清理到收集容器內(nèi)。由此產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，若能判斷降水結(jié)束時間的，加入到降水結(jié)束的時次，該時次降水時段內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)按缺測處理；不能判斷降水結(jié)束時間的，加入到有降水量的最后一個時次，該時次內(nèi)分鐘數(shù)據(jù)按缺測處理。無降水時，沙塵、樹葉等雜物或偶然跳變造成的降水數(shù)據(jù)應(yīng)及時刪除。以上降水數(shù)據(jù)的處理均在圖3界面內(nèi)修改刪除即可。（5）若因某時段降水數(shù)據(jù)異常而影響“15時段年最大降水量”及相應(yīng)的開始時間挑選時，若相應(yīng)時段的備份自動站降水數(shù)據(jù)正常，需將備份自動站挑取的“降水量、出現(xiàn)次數(shù)和開始時間”替換到現(xiàn)用站的年報表中。

3.5 能見度 能見度缺測時，非定時觀測時次的正點數(shù)據(jù)中所有能見度數(shù)據(jù)均按缺測處理，定時觀測時次進行人工補測。人工觀測值存入Z文件CW段能見度和VV段10min平均能見度，其他VV段自動能見度數(shù)據(jù)按缺測處理，A文件中使用人工觀測值，須在備注欄說明。此種情況下，允許能見度記錄值與天氣現(xiàn)象之間的不匹配。具體操作為在正點觀測編報界面，人工觀測值（以0.1km為單位，第二位小數(shù)舍去）輸入到能見度欄，以m為單位輸入到10min能見度欄內(nèi)，其他欄按缺測處理，輸“-”。能見度自動記錄缺測時不做內(nèi)插處理，不用正點前后10min接近正點的記錄代替。

4 結(jié)語

以上是針對新型自動站各要素采集數(shù)據(jù)異常時，對相應(yīng)的代替處理方法進行總結(jié)介紹，在定時和非定時時次數(shù)據(jù)缺測時，觀測員首先要清楚可以用哪些數(shù)據(jù)代替，其次是明確數(shù)據(jù)代替的優(yōu)先順序，最后是熟練掌握數(shù)據(jù)代替的軟件操作方法，以便在規(guī)定時間內(nèi)完成操作，及時準確的上傳數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1]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）[S].2016.

[2]王燕，宋佳.自動氣象站異常數(shù)據(jù)的判斷及處理方法分析[J].山東氣象，2014（4）：75-79.

[3]黃思源，張志龍.地面氣象觀測綜合技術(shù)問答[M].北京：氣象出版社，2015.

（責編：張宏民）