基于MDOS的氣象（高空）觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制分析

尼瑪次仁 薛改萍 宗 吉 扎西央宗

摘 要：MDOS高空部分是臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)中的溫、壓、濕、風(fēng)向、風(fēng)速、零度層、規(guī)定等壓面、規(guī)定高度、對(duì)流層頂、秒級(jí)數(shù)據(jù)等。本文針對(duì)西藏5個(gè)“L”波段探空站在MDOS質(zhì)控上常出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析及判斷。

關(guān)鍵詞：MDOS;氣象觀測(cè);數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)：P413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）11-0147-02

Abstract： The high-altitude part of MDOS is the temperature， pressure， humidity， wind direction， wind speed， zero-degree layer， specified isostatic surface， specified height， tropopause， and second-level data in the observation data of the station. This paper analyzed and judged several problems that often occur in MDOS quality control of five "L" band sounding stations in Tibet.

Keywords： MDOS;meteorological observations;data;check

1 MDOS概述

MDOS指“省級(jí)自動(dòng)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MDOS）。MDOS將歷史資料和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，開(kāi)展了質(zhì)量控制、疑誤數(shù)據(jù)快速處理、臺(tái)站元數(shù)據(jù)管理和產(chǎn)品實(shí)時(shí)滾動(dòng)生成等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了“臺(tái)站級(jí)—省級(jí)—國(guó)家級(jí)”三級(jí)質(zhì)控的數(shù)據(jù)傳輸、處理、查詢和反饋流程。

MDOS高空部分質(zhì)控內(nèi)容包括以下8個(gè)方面：快速質(zhì)控;單調(diào)性檢查;缺測(cè)檢查;界限值檢查;內(nèi)部一致性檢查;相鄰差值檢查;靜力學(xué)檢查經(jīng)MDOS質(zhì)控后，數(shù)據(jù)處理員需對(duì)顯性錯(cuò)誤數(shù)據(jù);對(duì)可疑數(shù)據(jù)和缺測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判斷及處理[1]。

2 基于MDOS下的氣象（高空）觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

2.1 快速質(zhì)控“疑誤信息”

某日，當(dāng)風(fēng)速“疑誤信息”均出現(xiàn)在同一日期同一時(shí)次，從數(shù)據(jù)查看均出現(xiàn)在250HP左右，資料顯示的經(jīng)度緯度偏差也大致相同，由此判斷以上“疑誤信息”風(fēng)速均為正常數(shù)據(jù)可做正確數(shù)據(jù)處理[2]。

2.2 單調(diào)性檢查

單調(diào)性也叫函數(shù)增減性，可以定性描述在一個(gè)指定區(qū)間內(nèi)，函數(shù)值變化與自變量變化的關(guān)系。當(dāng)函數(shù)[fx]的自變量在其定義區(qū)間內(nèi)增大（或減?。r(shí)，函數(shù)值也隨著增大（或減?。?，則稱(chēng)該函數(shù)在該區(qū)間上具有單調(diào)性（單調(diào)增加或單調(diào)減少）。

通過(guò)MDOS提示未通過(guò)單調(diào)性檢查類(lèi)別為氣壓，出現(xiàn)時(shí)間為第44分49秒，此處氣壓“未通過(guò)單調(diào)性檢查”主要是依據(jù)氣壓隨高度增高而減小，顯然第44分49秒至44分51秒氣壓有增大趨勢(shì)。

要驗(yàn)證此處氣壓是否有誤，需要當(dāng)日“S”文件查看此時(shí)間段，是否有“飛點(diǎn)”情況來(lái)判斷疑誤數(shù)據(jù)。

2.3 相鄰未通過(guò)差值檢查

根據(jù)規(guī)范可知，地面數(shù)據(jù)要素最佳的讀取時(shí)間應(yīng)該控制在放球前、后的5min內(nèi)。正常的基值測(cè)定值和瞬間觀測(cè)氣壓變量合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該[-2hPa≤Δp≤2hPa]以內(nèi)，溫度變量應(yīng)該在[-0.4°C≤Δt≤0.4°C]。濕度變量為[-5%≤Δu≤5%]。

但實(shí)際記錄的溫度、瞬間溫度與第一秒溫度有3.6個(gè)逆溫值變化，顯然與規(guī)范要求不符，判斷方法有以下幾點(diǎn)。

①是否有早按或遲按放球鍵原因。通過(guò)比較數(shù)據(jù)處理軟件中的00s和01s的氣壓值來(lái)確定“放球”鍵是早按還是遲按。如果氣壓值沒(méi)有發(fā)生變化，則說(shuō)明按鍵過(guò)早;如果氣球升速在350～400m/min，計(jì)算氣壓在近地面0.6～0.8hPa，說(shuō)明遲按了放球鍵;如果00s和01s所顯示的氣壓值大于1.5hPa，說(shuō)明放球值班員沒(méi)有修正放球時(shí)間。

通過(guò)以上分析可知，氣壓變化在正常值內(nèi)，由此排除了早按或遲按放球鍵的原因。

②通過(guò)MDOS系統(tǒng)中的“快捷通道”查看當(dāng)日當(dāng)時(shí)次的氣溫值，經(jīng)筆者通過(guò)“快捷通道”查詢的數(shù)據(jù)如下。時(shí)間：2019年2月18日07：05：28;氣溫：-16.0℃;小時(shí)最高：-15.1℃;小時(shí)最低-16.0℃。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以得知瞬間溫度無(wú)誤，數(shù)據(jù)是正確的。

通過(guò)“L”波段軟件查看本時(shí)次“放球前5min探空數(shù)據(jù)查詢”查詢溫度結(jié)果為從0.00s至5min溫度變化不穩(wěn)定，溫度一直處于下降過(guò)程。由此可以看出，溫度在室外感應(yīng)時(shí)間不足，導(dǎo)致自動(dòng)站讀取的瞬間溫度數(shù)據(jù)與探空儀溫度感應(yīng)不一致。

③通過(guò)上述結(jié)果分析出現(xiàn)的類(lèi)似可疑信息，按照錯(cuò)誤數(shù)據(jù)處理為妥。

④是否有儀器各類(lèi)感應(yīng)器性能問(wèn)題的考慮;排除以上所有人為現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)發(fā)生此類(lèi)疑誤數(shù)據(jù)的量、儀器的生產(chǎn)廠家以及出現(xiàn)的季節(jié)作為一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行分析。

2.4 界限值檢查

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，界限值檢查不能僅靠邏輯性檢查，如位勢(shì)高度、溫度、濕度、氣壓超出極限值或超出最低值，每個(gè)臺(tái)站應(yīng)有自己區(qū)域內(nèi)最少十年以上的邏輯檢查資料庫(kù)，包括逐月、逐層次規(guī)定等壓面（1 000～5hPa）的歷時(shí)最高高度、最低高度、最高溫度、最低溫度（剔除可疑記錄），使界限值檢查具有科學(xué)性，符合氣候?qū)W界限值檢查。

2.5 未通過(guò)內(nèi)部一致性檢查

內(nèi)部一致性檢查是指一些關(guān)系密切的氣象要素，其變化規(guī)律具有一致性。根據(jù)氣象要素的這種特征，可以判斷要素是否正常合理，以確定數(shù)據(jù)是否正確。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)有規(guī)定等壓面500hPa溫度為-15.3℃、400hPa溫度為-31.7℃。筆者從事高空MDOS質(zhì)量控制以來(lái)，以溫度內(nèi)部不一致居多。西藏出現(xiàn)此類(lèi)疑誤信息集中在500～400hPa。此情況不可片面判斷“正確”或“錯(cuò)誤”應(yīng)根據(jù)平臺(tái)提供的具體要素與“S”文件來(lái)分析判斷，根據(jù)高空觀測(cè)技術(shù)規(guī)范要求做正確處理。

2.6 未通過(guò)靜力學(xué)檢查

表1為某站時(shí)次溫度未通過(guò)靜力學(xué)檢查MDOS描述的可疑數(shù)據(jù)。規(guī)定等壓面250hPa;溫度-50.6℃;錯(cuò)誤為第9層未通過(guò)靜力學(xué)檢查。

以上數(shù)據(jù)顯示，規(guī)定等壓面溫度第9層及10層溫度從片面角度看不符合力學(xué)平衡規(guī)律，特別是第10層溫度有個(gè)明顯上升情況，如果片面處理9層為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)顯得不夠嚴(yán)謹(jǐn)不夠科學(xué)，正確方法應(yīng)該與當(dāng)時(shí)次“S”文件的300hPa與200hPa之間的溫度曲線是否有“飛點(diǎn)”等來(lái)進(jìn)行判斷。

2.7 缺測(cè)檢查

缺測(cè)現(xiàn)象由多種原因造成，如低空放球未抓穩(wěn)、人為刪除記錄點(diǎn)、氣球過(guò)南北軟件未處理、高空氣象探測(cè)整個(gè)工作流程會(huì)因受到無(wú)線電探空儀、無(wú)線電干擾、設(shè)備性能的影響，造成探測(cè)數(shù)據(jù)缺測(cè)。天氣狀況，如晴天、陰雨、雷暴、大風(fēng)等，對(duì)氣球升空的高度和速度產(chǎn)生影響，探測(cè)儀會(huì)采集到不同的數(shù)據(jù)。

高空氣象探測(cè)人員技術(shù)水平及綜合素質(zhì)會(huì)影響探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如業(yè)務(wù)人員不熟悉常規(guī)高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范，出現(xiàn)重放球和丟球現(xiàn)象，都會(huì)影響數(shù)據(jù)缺測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)氣象局.常規(guī)高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2010.

[2]李偉，劉風(fēng)琴，徐磊，等.L波段高空氣象探測(cè)系統(tǒng)軟件[J].氣象科技，2008（2）：237-239.