高空氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法在基層臺(tái)站的應(yīng)用研究

尼瑪次仁 薛改萍

摘要：本文基于作者多年的氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制工作經(jīng)驗(yàn)，著重從探空儀基測(cè)、探空數(shù)據(jù)與測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的處理審核、L波段數(shù)據(jù)處理軟件各項(xiàng)功能的應(yīng)用等多個(gè)角度入手著重探討了L波段高空探測(cè)資料質(zhì)量控制方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高空氣象;臺(tái)站審核;方法

中圖分類號(hào)：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215045

1質(zhì)量控制

所謂高空氣象探測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制指的是檢查觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，并判斷其是否與標(biāo)準(zhǔn)要求相符的過程，其目的在于合理地檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而查找出可疑的、缺測(cè)的與錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，再通過標(biāo)記、數(shù)據(jù)內(nèi)差等方法對(duì)其進(jìn)行修正，以保證提出的觀測(cè)數(shù)據(jù)與質(zhì)量要求相符合。原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響著每一項(xiàng)氣象統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，因此，做好氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制是建設(shè)高空氣象探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2人工作業(yè)檢查（地面作業(yè)）

2.1放球前的審核

在放球之前應(yīng)當(dāng)對(duì)探空儀器序列號(hào)進(jìn)行仔細(xì)檢查，并仔細(xì)核對(duì)儀器序列號(hào)上的參數(shù)與觀測(cè)儀器設(shè)備廠家配發(fā)的序列參數(shù)是否保持一致，還要對(duì)dD0～dD5的數(shù)值進(jìn)行核對(duì)，并對(duì)T0與R0的讀數(shù)進(jìn)行檢查，既要查看該讀數(shù)是否正確，還要判斷與數(shù)值“2”相接近的輸入是否異常。通常情況下，R0的有效合格范圍為：8.0kΩ≤R0≤20.0kΩ。

2.2地面瞬間數(shù)據(jù)的審核

通常情況下，在放球前后的5min之內(nèi)應(yīng)當(dāng)控制好地面數(shù)據(jù)要素的最佳讀取時(shí)間。瞬間觀測(cè)氣壓變量的合格標(biāo)準(zhǔn)及正常的基值測(cè)定值應(yīng)當(dāng)位于-2hPa≤Δp≤2hPa范圍之內(nèi)，濕度與溫度變量應(yīng)當(dāng)分別控制在-5%≤Δu≤5%與-0.4℃≤Δt≤0.4℃之間。在實(shí)際工作中，作者發(fā)現(xiàn)瞬間00s與第1秒之間往往會(huì)出現(xiàn)溫度差值在1℃以上或者更大等現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這一現(xiàn)象必須及時(shí)對(duì)自動(dòng)站及人工采集的原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查以上兩者是否保持一致，受到天氣變化的影響兩者是否出現(xiàn)跳變誤差等現(xiàn)象。對(duì)比自動(dòng)站記錄數(shù)據(jù)，查看讀數(shù)是否出現(xiàn)異常，并對(duì)其變化趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比，找出其中存在的影響因素。當(dāng)氣壓瞬間00s與01s之間相差±1hPa或放球后十幾秒沒有發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)引發(fā)這一現(xiàn)象的原因進(jìn)行判斷。若氣壓值未發(fā)生變化則表明早按了“放球”鍵;若氣球上升速度位于350～400m/min之間，計(jì)算氣壓在近地面0.6～0.8hPa之間變化，表明遲按了“放球”鍵;如果00s和01s所顯示的氣壓值在1.5hPa以上，則表明放球值班工作人員沒有及時(shí)對(duì)放球時(shí)間進(jìn)行修正。

2.3放球點(diǎn)位置的選擇審核

為防止近距離氣球過頂而出現(xiàn)丟球現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇能夠自動(dòng)跟蹤雷達(dá)的下風(fēng)方向作為放球點(diǎn)。若選擇錯(cuò)誤的放球點(diǎn)，且未及時(shí)對(duì)放球點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行修改，則極易導(dǎo)致規(guī)定高度300m、量得風(fēng)層0.5min及第1個(gè)規(guī)定等壓面的風(fēng)向風(fēng)速出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3系統(tǒng)作業(yè)檢查（空中數(shù)據(jù)）

3.1野值檢查（溫壓濕飛點(diǎn)）

就L波段高空探測(cè)數(shù)據(jù)審核而言，其重點(diǎn)主要在于科學(xué)處理刪除飛點(diǎn)和超升速等現(xiàn)象。探空儀在放球之后往往會(huì)受到天氣異?，F(xiàn)象、雷達(dá)跟蹤、外來信號(hào)干擾等多種因素的影響，不僅會(huì)削弱氣象探測(cè)信號(hào)，還會(huì)使飛點(diǎn)有所增加。若飛點(diǎn)未被完全刪除，則極易導(dǎo)致溫濕度、高度等觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，在審核過程中必須仔細(xì)查看飛點(diǎn)是否被全部刪除，并對(duì)探空曲線進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)修改。通常情況下，記錄飛點(diǎn)的數(shù)量較少時(shí)比較容易判斷;若記錄的飛點(diǎn)較多必須仔細(xì)對(duì)其進(jìn)行判斷，一般通過上下正常記錄點(diǎn)之間連線，檢查中間飛點(diǎn)是否在連線之上，來進(jìn)行取舍。

3.2巧用軟件功能檢查

3.2.1每秒球坐標(biāo)查詢

對(duì)低空數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及是否正常抓球等進(jìn)行判斷;使用00s及01s的方位對(duì)放球點(diǎn)的方位進(jìn)行審核，查看其是否準(zhǔn)確;使用這一方法還能夠?qū)κ欠翊嬖谂园曜デ蜻M(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

3.2.2探空曲線顯示查詢

通常情況下氣壓飛點(diǎn)極易導(dǎo)致時(shí)高線彎曲，因此應(yīng)當(dāng)從顯示氣壓飛點(diǎn)的位置處找出與其相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并在“手動(dòng)修改探空曲線”上將飛點(diǎn)刪除。

3.2.3終止層選擇

終止層選擇指的是氣球到達(dá)一定空間之后將會(huì)發(fā)生自燃炸裂，一旦出現(xiàn)這一現(xiàn)象必須立即停止本次觀測(cè)任務(wù)。在實(shí)際審核過程中，基層臺(tái)站往往只重視氣壓下降的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)氣壓下降之前的溫度明顯上升時(shí)間卻忽略不計(jì)。放球時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致氣壓在1min之內(nèi)變化0.1之內(nèi)，這時(shí)氣球發(fā)生爆炸時(shí)氣壓值在幾十秒內(nèi)將會(huì)發(fā)生變化，這一時(shí)間段內(nèi)溫度呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)在溫度上升時(shí)間點(diǎn)對(duì)終止層進(jìn)行選擇。

4測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)審核

4.1測(cè)風(fēng)秒數(shù)據(jù)的審核

一旦每1min整點(diǎn)數(shù)據(jù)與其前后各2s之間的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值存在著顯著差異時(shí)，應(yīng)當(dāng)將異常的數(shù)據(jù)去除，再對(duì)剩下的數(shù)據(jù)求取平均值。因此，在預(yù)審數(shù)據(jù)時(shí)必須首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，將突出的數(shù)據(jù)剔除，并依照相關(guān)規(guī)定對(duì)其進(jìn)行處理。

4.2雷達(dá)測(cè)風(fēng)探測(cè)記錄表

使用雷達(dá)測(cè)風(fēng)探測(cè)記錄表能夠快速開展內(nèi)部一致性檢查，所謂內(nèi)部一致性檢查指的是部分密切的氣象要求具有一致的變化規(guī)律。以氣象要素的這一變化規(guī)律為依據(jù)，能夠判斷這一要素是否出現(xiàn)異常，進(jìn)而對(duì)風(fēng)速變化及風(fēng)層方向等之間的變化規(guī)律進(jìn)行確定。若某一點(diǎn)風(fēng)向風(fēng)速發(fā)生無規(guī)律的突變，此時(shí)應(yīng)當(dāng)使用“手動(dòng)修改球坐標(biāo)曲線”對(duì)其進(jìn)行更正。

4.3測(cè)風(fēng)分鐘數(shù)據(jù)的查詢

在“數(shù)據(jù)輔助處理”菜單的“球坐標(biāo)數(shù)據(jù)查詢”和“手動(dòng)修改球坐標(biāo)曲線”界面下審核雷達(dá)測(cè)風(fēng)的仰角、方位角、斜距的曲線和測(cè)風(fēng)分鐘數(shù)據(jù)是否正常。對(duì)于跳變點(diǎn)則需查找原因，綜合分析后再作處理。若仰角、方位跳變可疑，只能刪除該分鐘數(shù)據(jù)。若是只有斜距的跳變可疑，則可以選用“探空高度代替斜距”的方法計(jì)算處理測(cè)風(fēng)記錄。

4.4大風(fēng)層的選取

通常情況下使用系統(tǒng)能夠?qū)ψ畲箫L(fēng)層進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算與獲取，但是相關(guān)的審核工作人員不能默認(rèn)系統(tǒng)的處理結(jié)果。在實(shí)際的審核過程中，審核員應(yīng)當(dāng)判斷最大風(fēng)速是否高于歷史極致值，并由“圖形顯示”菜單一欄“風(fēng)隨高度變化曲線”對(duì)最大風(fēng)層的位置進(jìn)行快速獲取。并依照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)最大風(fēng)層進(jìn)行審查，查看其是否出現(xiàn)異常。此時(shí)如果出現(xiàn)多個(gè)大風(fēng)區(qū)記錄時(shí)則顯得非常重要。

5特殊情況處理

5.1下沉記錄處理檢查

探空氣球遇到強(qiáng)下沉氣流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定程度的下降，在記錄時(shí)要將下沉階段的記錄進(jìn)行刪除處理。刪除時(shí)根據(jù)氣壓的變化情況，做好上下氣壓點(diǎn)之間的銜接。因下沉記錄刪除后將無法恢復(fù)，需要仔細(xì)進(jìn)行判斷。

5.2風(fēng)向過南過北計(jì)算檢查

當(dāng)風(fēng)向方向變化過大（一般在180±3°）往往會(huì)造成氣球過南或過北，系統(tǒng)無法判斷造成失測(cè)情況出現(xiàn)。目前L波段處理軟件使用上下各2個(gè)量得風(fēng)層的風(fēng)向變化進(jìn)行規(guī)律判斷：若4個(gè)量得風(fēng)層的風(fēng)向自下而上依次增大，可判斷風(fēng)向?yàn)轫槙r(shí)針變化;若4個(gè)量得風(fēng)層的風(fēng)向自下而上依次減小，可判斷風(fēng)向?yàn)槟鏁r(shí)針變化;若4個(gè)量得風(fēng)層風(fēng)向變化不一致，無規(guī)律可循，不能判斷風(fēng)向變化方向，則按照代替的有關(guān)規(guī)定代替處理。

5.3低空風(fēng)失測(cè)檢查

遇低空測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)缺測(cè)（≥2min）應(yīng)查看值班人員有無補(bǔ)放小球，補(bǔ)放小球應(yīng)在正點(diǎn)放球后75min內(nèi)用經(jīng)緯儀測(cè)風(fēng)（小球）的方法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，目前補(bǔ)放小球都是使用20號(hào)氣球（固定升速200m/min），審核員在“探空數(shù)據(jù)處理”菜單選“小球測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)輸入”菜單下檢查“球皮及附加物重”是否輸入正確，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)正點(diǎn)瞬間地面氣壓、溫度計(jì)算出凈舉力值。再檢查施放時(shí)間是否足夠滿足缺測(cè)部分。

6G文件（全月數(shù)據(jù)）的質(zhì)量控制

6.1格式檢查

高空全月觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式檢查主要是檢查數(shù)據(jù)文件編碼和傳遞過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度、類型及各種特定字符的編制是否符合規(guī)定的格式，出現(xiàn)錯(cuò)誤較多的是數(shù)據(jù)項(xiàng)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)項(xiàng)錯(cuò)位等錯(cuò)誤。產(chǎn)生這類錯(cuò)誤的原因是記錄中有不合規(guī)范的錄入數(shù)據(jù)，“符號(hào)”與“字符”的占比空間不一致，該類錯(cuò)誤通過質(zhì)檢程序定位直接在文件夾INI下配置設(shè)置“GKWMO_INF”下修改保存即可。

6.2質(zhì)量檢查

經(jīng)過對(duì)原始秒數(shù)據(jù)文件質(zhì)控后生成的高空全月觀測(cè)數(shù)據(jù)文件，對(duì)于質(zhì)檢軟件提出的疑誤，其中秒數(shù)據(jù)段、分鐘數(shù)據(jù)段、KK段疑誤需逐條質(zhì)控?，F(xiàn)用質(zhì)檢軟件提疑誤較多，但多數(shù)不屬錯(cuò)誤，主要原因是：現(xiàn)用高空全月觀測(cè)數(shù)據(jù)文件質(zhì)檢軟件參數(shù)庫(kù)引用的是歐洲中心高空質(zhì)量控制方案標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)庫(kù)及相關(guān)計(jì)算公式導(dǎo)出的參數(shù)（如規(guī)定等壓面層間厚度氣候?qū)W界限值），非臺(tái)站多年實(shí)際觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)得出，即使由過去多年觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)得出，由于探空儀傳感器的變化，過去的統(tǒng)計(jì)資料庫(kù)（如溫度露點(diǎn)差）也不能完全滿足現(xiàn)用高空全月觀測(cè)數(shù)據(jù)文件的檢查。

參考文獻(xiàn)

[1] 柯莉萍，張艷.L波段系統(tǒng)探測(cè)資料質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2013，33（8）：182.

[2]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.

作者簡(jiǎn)介：

尼瑪次仁（1972-）男，本科，工程師。研究方向：資料質(zhì)量控制。