撫順市區(qū)域自動站溫度資料質(zhì)量控制方法研究

李亮++張昱++侯波++李丙輝++劉飛++亢云龍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.012

摘 要：通過對區(qū)域氣象自動站溫度歷史資料的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)撫順市區(qū)域站實時資料存在時鐘突跳、部分站點要素及全要素報文缺測、部分站溫度長時間異常等問題。應(yīng)用氣候?qū)W界限值檢查、氣候極值檢查、時間一致性檢查、空間一致性檢查及格式檢查等多種質(zhì)量控制方法，實現(xiàn)了對區(qū)域站溫度整點實時觀測資料的自動化質(zhì)量控制。保證了資料的可靠性，提升區(qū)域自動氣象站實時資料的數(shù)據(jù)的可用性。

關(guān)鍵詞：溫度 區(qū)域自動站 質(zhì)量控制

中圖分類號：P41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0012-02

Abstract： Through the statistical temperature historical data on the regional meteorological station automatic analysis， found that the real time data of Fushun City area station clock jump， part of the site factors and total factor message missing and some station problems such as abnormal temperature for a long time. The application of climatic limits several control methods of quality inspection， extreme value check， time consistency check and spatial consistency check and format checking， the realization of the regional station whole point temperature real-time observation data quality control automation. The reliability of data is guaranteed， and the availability of real-time data of regional automatic weather station is improved.

Key Words： Temperature； Regional automatic station； Quality control

精細化預(yù)報是天氣預(yù)報和氣象服務(wù)的發(fā)展方向。相對于天氣預(yù)報精細化預(yù)報更加依賴于區(qū)域自動站資料，區(qū)域自動站資料的質(zhì)量還會直接影響精細化預(yù)報的準確率。通過對2012年1月至2016年12月的區(qū)域氣象自動站溫度歷史資料的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)撫順市區(qū)域站實時資料存在時鐘突跳、部分站點要素及全要素報文缺測、部分站溫度長時間異常等問題。目前，區(qū)域自動站溫度資料還沒有一個實用性較強且規(guī)范的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法。強宗、羅文紅等提出自動站實時狀態(tài)監(jiān)控與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法[1]。蒙臻[2]、黃理等學(xué)者[3-5]對自動站的溫度資料的質(zhì)量控制也提出了一些處理方法。針對撫順市自動站分布的特點，結(jié)合多年來在區(qū)域自動站溫度資料質(zhì)量控制中遇到的問題所采取的解決方法，借鑒各地區(qū)域自動站溫度質(zhì)量控制方面的研究成果和成功經(jīng)驗，提出了區(qū)域自動站溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法，以便于提高撫順市區(qū)域自動站溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量。

1 撫順市區(qū)域自動站概況

目前撫順市全市共建設(shè)區(qū)域自動站87個，其中7要素自動站1個，6要素自動站1個，5要素自動站3個，4要素自動站49個，2要素自動站6個，單要素自動站27個。自動站密集程度0.79個/100km2。撫順市含溫度監(jiān)測的自動站有60個。

2 自動站溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量問題及成因分析

2.1 蓄電問題造成數(shù)據(jù)缺測

由于電池使用時間較長或由于溫度太低造成電池電壓不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上傳不正常，造成數(shù)據(jù)缺測。

現(xiàn)在撫順市的自動站全部為太陽能板供電，由于北方降雪較多，太陽能板在冬季會有長時間被雪覆蓋的情況，如清理不及時會造成供電不足，形成數(shù)據(jù)缺測。

2.2 人工維護不及時造成數(shù)據(jù)異常

自動站的儀器設(shè)備很容易受到泥沙、植物、昆蟲等雜物的影響造成數(shù)據(jù)異常。目前撫順市各個區(qū)域氣象自動站主要分布在各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分布面積廣泛，同時維護人員較少，僅能做到每月檢查一次。

2.3 自動站周邊環(huán)境改變造成數(shù)據(jù)異常

雖然國家制定了《氣象探測環(huán)境保護規(guī)范地面氣象觀測站》的標準，但是在鄉(xiāng)村執(zhí)行起來存在一定的困難，多數(shù)的區(qū)域自動站的周邊建設(shè)達不到國家標準。隨著周邊環(huán)境的突然變化會造成溫度觀測的數(shù)據(jù)異常。

3 區(qū)域自動站溫度資料控制方法

由于上述的原因造成部分區(qū)域氣象自動站溫度資料存在格式錯誤、時鐘突跳、報文缺測、數(shù)值異常（空值假值）等問題，下面對于區(qū)域自動站溫度數(shù)據(jù)進行各類檢驗。

3.1 應(yīng)用氣候?qū)W界限值檢查

氣候?qū)W界限值檢查是指從氣候?qū)W角度不可能發(fā)生的要素值，觀測數(shù)據(jù)應(yīng)在氣候?qū)W界限值之內(nèi)的檢查。

3.2 氣候極值檢查

溫度可視為一個連續(xù)變化的函數(shù)，因此利用歷史極值方法檢驗氣溫效果較好。通過對區(qū)域站的歷史氣溫資料統(tǒng)計，得出86個站各月的氣溫極值表。將實測值帶入當(dāng)月極值表中，如果在極值范圍內(nèi)，則認為是合理值，否則認為可疑數(shù)據(jù)，在進行時間一致性檢查和空間一致性檢查，確定是真值還是假值（以撫順站極端最高、最低氣溫統(tǒng)計表為例，見表1）。

3.3 時間一致性檢查

溫度時間一致性檢查是指溫度值在一定時間范圍內(nèi)的變化具有特定規(guī)律的檢查。以撫順每個自動站為單體，以時間和溫度值為坐標軸形成一定有規(guī)律的函數(shù)。將實測值與同一時間規(guī)律值進行比較，小時觀測值與規(guī)律值差值在±6℃范圍內(nèi)為真值否則為假值（按照《國家級自動觀測站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制管理辦法》規(guī)定相鄰小時溫度值最大變化值為6℃）。

3.4 空間一致性檢查

當(dāng)以上檢查之后，還存在的可疑值在進行空間一致性檢查。利用區(qū)域站數(shù)據(jù)和距離區(qū)域站較近的國家級自動站數(shù)據(jù)建立相關(guān)方程。將通過國家級自動站建立的溫度數(shù)據(jù)方程得出的規(guī)律值與實測值進行比較，確定實測值為真值還是假值。

4 結(jié)語

（1）影響區(qū)域自動站溫度數(shù)據(jù)的主要原因是：蓄電問題、人工維護不及時、自動站周邊環(huán)境改變。解決辦法就是增加人工巡檢時間密度，及時更換蓄電池，對出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)的區(qū)域自動站進行針對性的檢查。

（2）撫順市區(qū)域自動站溫度資料控制方法主要是氣候極值檢查和時間一致性檢查。當(dāng)區(qū)域站溫度缺測較多時應(yīng)用空間一致性檢驗。

參考文獻

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