業(yè)務(wù)改革后地面氣象測報(bào)中數(shù)據(jù)異常的分析及處理

張 園 劉 凱

（內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗氣象局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化處理技術(shù)都開始被運(yùn)用到氣象觀測工作中，極大地提升了氣象觀測效率，但觀測受到多種內(nèi)外因素的影響，仍舊難以杜絕數(shù)據(jù)異常情況，基于此，本文對(duì)地面測報(bào)中數(shù)據(jù)異常的處理進(jìn)行了簡要分析。

1.地面氣象測報(bào)概述

在氣象站工作中，地面氣象數(shù)據(jù)的觀測和發(fā)布是十分基礎(chǔ)的工作，在氣象觀測結(jié)構(gòu)中，地面氣象觀測又是重要組成部分。地面氣象觀測事實(shí)上也是最早被廣泛應(yīng)用的氣象觀測形式，在沒有更為專業(yè)的氣象數(shù)據(jù)測量儀器之前，地面氣象觀測只通過云和風(fēng)的變化推測溫度、濕度等信息，進(jìn)而判定天氣的變化情況，隨后開始發(fā)展出地面氣象的觀測網(wǎng)絡(luò)，在信息網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的幫助下構(gòu)建出成熟的臺(tái)站網(wǎng)，后續(xù)又在新技術(shù)的融入下，地面氣象觀測工作也趨向于自動(dòng)化發(fā)展，其測報(bào)的專業(yè)水平也更高。目前，在先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)下，我國氣象觀測業(yè)務(wù)也出現(xiàn)了重大改革，但改革后仍舊會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況，像是部分測得數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，對(duì)業(yè)務(wù)改革后數(shù)據(jù)異常情況加以分析并得到解決對(duì)策，有利于提升氣象觀測工作水平，推動(dòng)氣象站觀測事業(yè)更好地發(fā)展。

2.地面氣象測報(bào)中數(shù)據(jù)異常的影響因素

地面氣象測報(bào)工作中，由于氣象變化具有不確定性，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)異常的影響因素也較多，具體可劃分為以下四種。一是環(huán)境影響因素致使其測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常狀況，當(dāng)前的新型自動(dòng)氣象站還是很容易受到環(huán)境因素影響的，像是站點(diǎn)所處區(qū)域的太陽輻射情況、溫度情況、濕度情況以及電磁干擾水平等，都會(huì)導(dǎo)致地面氣象測報(bào)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度受到影響，因而在推進(jìn)氣象站地面數(shù)據(jù)測量工作運(yùn)行時(shí)，也要綜合考慮環(huán)境因素的影響，盡可能確保氣象測報(bào)工作的穩(wěn)步推進(jìn)；二是硬件設(shè)施故障或性能下降導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，在地面氣象數(shù)據(jù)采集時(shí)，主要會(huì)依靠采集器設(shè)備，該設(shè)備發(fā)生損壞或性能下降，就容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測情況出現(xiàn)，或是發(fā)生數(shù)據(jù)無法顯示的狀況，除此之外，通信線路損壞、電源裝置故障以及計(jì)算機(jī)設(shè)備的故障也會(huì)影響到數(shù)據(jù)采集與正常顯示，都需格外注意；三是系統(tǒng)內(nèi)部軟件問題因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，相關(guān)測報(bào)工作的實(shí)現(xiàn)也依賴于專業(yè)測報(bào)軟件，而若是軟件本身的參數(shù)設(shè)定不合理，或是被病毒入侵而出現(xiàn)軟件被破壞情況，就會(huì)影響到數(shù)據(jù)的完整測得，影響到最終數(shù)據(jù)的分析工作；四是測報(bào)人員素質(zhì)的影響，許多地面氣象測報(bào)數(shù)據(jù)異常情況都是由測報(bào)人員本身業(yè)務(wù)素質(zhì)不高導(dǎo)致，像是人員未按照規(guī)定開展巡視檢查工作，在日常設(shè)備維護(hù)管理時(shí)出現(xiàn)操作不當(dāng)狀況，對(duì)于要求備份的數(shù)據(jù)沒有完成任務(wù)或是對(duì)采集器設(shè)備沒有及時(shí)進(jìn)行復(fù)位，則其測得的數(shù)據(jù)就會(huì)異常，導(dǎo)致地面氣象測報(bào)工作質(zhì)量下降。

3.實(shí)施業(yè)務(wù)改革后的地面氣象測報(bào)數(shù)據(jù)異常分析與處理

3.1 停止降水后自動(dòng)氣象站仍進(jìn)行降水記錄的異常與處理

業(yè)務(wù)改革之后，臺(tái)站的測報(bào)軟件及系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)的異常問題較多，其中頗為常見的問題就是外部停止降水后，降水觀測儀器仍有降水量出現(xiàn)，導(dǎo)致測得的降水?dāng)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確。例如，這種情況是典型的降水傳感器運(yùn)行使用滯后問題，在某次降水過程中，降水傳感器在降水停止后的兩個(gè)小時(shí)左右，仍舊會(huì)出現(xiàn)降水的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，這些數(shù)據(jù)差值如果在0.3mm之內(nèi)，也會(huì)被算入到降水期間末小時(shí)降水量當(dāng)中，確保觀測到的降水量數(shù)據(jù)能夠完整，而工作人員需要將該記錄文件中的降水量實(shí)際數(shù)值修正，生成一個(gè)新的文件，便于后續(xù)使用。但是在實(shí)際開展工程過程中，常會(huì)遇到觀測記錄與實(shí)際降水量出現(xiàn)偏差的情況，具體來說主要包含了兩點(diǎn)。一是滯后降水，一般來說，若測報(bào)的傳感器裝置翻斗結(jié)構(gòu)中存在部分剩余雨水，則在進(jìn)行降水記錄時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出0.1-0.3毫米左右的降水?dāng)?shù)據(jù)，若是這類降水記錄出現(xiàn)在停止降水兩小時(shí)內(nèi)的任一時(shí)間段，則進(jìn)行數(shù)據(jù)的逐日分析維護(hù)時(shí)，要將該記錄累計(jì)加到對(duì)應(yīng)末小時(shí)降水量的時(shí)間段當(dāng)中。若是降水記錄出現(xiàn)在停止降水后的2-3小時(shí)時(shí)間段或者更久的時(shí)間段，則不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)累加，應(yīng)當(dāng)將該記錄部分的數(shù)據(jù)刪除。若是夜間出現(xiàn)該情況，則不需要修改新建立的文件，保持原本的數(shù)據(jù)記錄即可，針對(duì)夜間降水的情況，假設(shè)夜間八到九點(diǎn)時(shí)降水已經(jīng)停止且沒有相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，則傳感器產(chǎn)生的偏差降水記錄應(yīng)當(dāng)累計(jì)加入夜間七到八點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)。二是維護(hù)不力造成的降水記錄情況，有時(shí)也可能是雨量測報(bào)的相關(guān)傳感器裝置由于維護(hù)工作不到位出現(xiàn)了故障問題，致使降雨量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，遇到這種情況時(shí)，需要對(duì)雨量測報(bào)的相關(guān)傳感器裝置進(jìn)行檢查，比如說使用萬用表來連接裝置的輸出端并進(jìn)行檢查測，在傳感器當(dāng)中注入一定的水，觀察萬用表的變化，判斷傳感器元部件是否發(fā)生故障。

3.2 數(shù)據(jù)記錄超標(biāo)及雨量記錄故障的異常與處理

在進(jìn)行地面氣象測報(bào)工作時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄超標(biāo)或雨量記錄故障情況，一般是相關(guān)自動(dòng)記錄儀器發(fā)生故障，對(duì)其采取的處理手段為，先使用人工雨量對(duì)實(shí)際雨量進(jìn)行替代，在此過程中也會(huì)遇到之前的雨量被人工雨量所替代的情況，若是直接對(duì)降雨量數(shù)值進(jìn)行修正，可能會(huì)出現(xiàn)整點(diǎn)時(shí)氣象數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確問題，一般會(huì)超過極大值，這種狀態(tài)下，即使是使用地面氣象觀測軟件也很難做到降雨量數(shù)值的準(zhǔn)確記錄以及處理，借助于人工干預(yù)的手段也難達(dá)到目的。因此，相關(guān)工作人員需要將情況上報(bào)給上級(jí)部門，通過其氣象觀測的相關(guān)審核程序，從而調(diào)節(jié)降雨量數(shù)據(jù)的最大值，也保證降雨量數(shù)值可以被地面氣象觀測軟件更為完整地處理。在實(shí)際降雨發(fā)生時(shí)，若是運(yùn)用人工雨量的方式將小時(shí)降雨量完全替代，則需要保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中輸入的相關(guān)測量數(shù)據(jù)絕對(duì)準(zhǔn)確，確保氣象測報(bào)的各項(xiàng)設(shè)備都能夠良好運(yùn)行。

3.3 重要天氣報(bào)發(fā)報(bào)的異常與處理

地面氣象測報(bào)工作實(shí)施過程中，若重要天氣情況出現(xiàn)在夜間，比如夜間出現(xiàn)龍卷風(fēng)天氣以及冰雹天氣等，最開始對(duì)天氣情況進(jìn)行精準(zhǔn)判斷時(shí)，地面氣象測報(bào)站點(diǎn)的工作人員一定要保持專業(yè)性，按照相關(guān)規(guī)定實(shí)施編發(fā)處理重要天氣情況信息。一般來說，這些重要天氣需要在實(shí)際發(fā)生后的前十分鐘之內(nèi)觀測獲得并發(fā)報(bào)，但若是發(fā)報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間已經(jīng)到達(dá)或是超過，則應(yīng)當(dāng)判斷是否達(dá)到續(xù)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)，若是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)可單獨(dú)發(fā)出一次續(xù)報(bào)，公布重要天氣情況；另一種情況是8時(shí)、14時(shí)、20時(shí)正點(diǎn)前三十分鐘內(nèi)通過觀測獲得冰雹重要天氣信息，可以將其合并在整點(diǎn)報(bào)里發(fā)送。

3.4 保存文件和實(shí)際觀測結(jié)果不一致的異常與處理

地面氣象測報(bào)實(shí)施時(shí)，當(dāng)天測得的氣象要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)果都會(huì)自動(dòng)保存，同時(shí)在正點(diǎn)時(shí)刻中可以運(yùn)用觀測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒅行模畔⒅行臅?huì)做好測得數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理及保管。但需注意的是，相關(guān)的測報(bào)軟件運(yùn)行可能會(huì)出現(xiàn)保存文件與實(shí)際測得數(shù)據(jù)不一致情況，數(shù)據(jù)的保存也就失去意義。出現(xiàn)這種異常情況的原因可能是保存時(shí)誤將以往文件保存，直接影響到地面氣象觀測的效率與質(zhì)量，為了解決該項(xiàng)問題，可安排計(jì)算機(jī)維修的專業(yè)人才來調(diào)整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，必要時(shí)也可直接安裝，避免出現(xiàn)文件保存不當(dāng)情況。

3.5 數(shù)據(jù)采集及顯示方面的故障異常與處理

地面氣象測報(bào)系統(tǒng)主要是采集氣象要素?cái)?shù)據(jù)，再分析數(shù)據(jù)獲得氣象情況并進(jìn)行公布。而實(shí)際采集時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的錯(cuò)亂問題，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，一般在采集器的屏幕中顯示的終端數(shù)據(jù)獲取是正常的，可是將數(shù)據(jù)寫入以及“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控”模塊中卻無法顯示出來，出現(xiàn)故障問題。該類型問題產(chǎn)生的原因在于進(jìn)行采集數(shù)據(jù)寫入及“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控”模塊刷新之前，沒有進(jìn)行返回值時(shí)間格式的有效檢查，因此，對(duì)其處理時(shí)需保證做到檢查返回值時(shí)間格式，若發(fā)現(xiàn)了格式錯(cuò)誤，要將分析時(shí)刻內(nèi)的所有觀測數(shù)據(jù)修正，按照缺測情況來調(diào)整。若是“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控”模塊界面進(jìn)行了重新刷新，而此時(shí)數(shù)據(jù)寫入到分鐘數(shù)據(jù)文件或是正點(diǎn)文件時(shí)仍舊有異常情況，但要求中必須要寫入RTD文件，這個(gè)時(shí)間的基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身時(shí)間，要解決異常情況，可以對(duì)采集器的軟件進(jìn)行關(guān)閉重啟，校正計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間與采集器的時(shí)間，與此同時(shí)，ISOS軟件（自動(dòng)氣象站監(jiān)控軟件）也要校正重啟。

3.6 強(qiáng)降水氣象導(dǎo)致深層地溫記錄出現(xiàn)突變的異常與處理

在部分地區(qū)，夏季或秋季可能會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣，這類特殊天氣會(huì)直接導(dǎo)致深層地溫發(fā)生突變。一般是先出現(xiàn)了強(qiáng)降水現(xiàn)象，這時(shí)的深層地溫還不夠高，但當(dāng)達(dá)到某個(gè)時(shí)間段后，深層地溫就會(huì)出現(xiàn)大幅度提高，像是一個(gè)小時(shí)內(nèi)直接提高2℃，這種溫度升高會(huì)持續(xù)很久，長則幾天，之后溫度再逐漸下降到原本的溫度值，正常的地溫變化波動(dòng)都是在0.1-0.3℃之內(nèi)，但強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)，深層地溫的變動(dòng)才會(huì)異常，這可能是由于季節(jié)溫度高特點(diǎn)，強(qiáng)降水加持下，促進(jìn)地表溫度傳導(dǎo)進(jìn)深層地層，致使溫度急增，這種情況導(dǎo)致的地溫?cái)?shù)據(jù)異常是對(duì)地溫情況的真實(shí)反映，因此數(shù)據(jù)處理按照正常流程即可，但也不排除相應(yīng)測量及分析儀器故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，因此也要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

4.保證地面氣象測報(bào)工作質(zhì)量的措施

4.1 避免數(shù)據(jù)收集出現(xiàn)錯(cuò)誤

要保證地面氣象測報(bào)工作的質(zhì)量較好，采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性是關(guān)鍵，因此，要把握系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集運(yùn)行，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤問題。例如，技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)采集中分鐘數(shù)據(jù)的質(zhì)量把控，在整點(diǎn)發(fā)報(bào)之前，先將準(zhǔn)確結(jié)果報(bào)告給站臺(tái)值班人員，避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)被公布，預(yù)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量。還要利用網(wǎng)頁服務(wù)的開放式體系進(jìn)一步規(guī)范信息接口，方便于其他系統(tǒng)對(duì)信息實(shí)施調(diào)用。對(duì)天氣現(xiàn)象信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新時(shí)，要做到隨時(shí)與氣象局值班人員維持聯(lián)系，及時(shí)了解外部天氣的具體變化情況，若有必要，可以運(yùn)用衛(wèi)星云圖手段或氣象雷達(dá)回?fù)軋D像手段來傳遞實(shí)時(shí)天氣信息，為人們的生產(chǎn)及生活提供更優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù)。

4.2 做好相關(guān)儀器設(shè)備的維護(hù)工作

在實(shí)施業(yè)務(wù)改革之后，新型自動(dòng)氣象站地面氣象測報(bào)使用的重要儀器設(shè)備主要是采集設(shè)備，要保證測報(bào)質(zhì)量還需做好儀器設(shè)備的維護(hù)工作，保證設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，確保測得數(shù)據(jù)的可靠性。為此，自動(dòng)站可以安排專業(yè)人員定期對(duì)采集器設(shè)備進(jìn)行全面檢查，比如說一月一次檢查，排除設(shè)備的故障隱患，通?？筛鶕?jù)采集器指示燈結(jié)構(gòu)來判斷是否發(fā)生故障情況，還有仔細(xì)檢查正點(diǎn)觀測的數(shù)據(jù)值，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間與采集器時(shí)間進(jìn)行對(duì)照，保證其一致性，每個(gè)星期都應(yīng)進(jìn)行一次計(jì)算機(jī)設(shè)備重啟以及采集器軟件的重啟，可保證運(yùn)行性能更加良好。此外，地溫傳感器裝置由于安裝在地下，很容易受到季節(jié)性降水氣候的影響，因而要確認(rèn)該裝置性能穩(wěn)定，定期進(jìn)行檢查，確保外露纜線的絕緣層未受到破壞，地溫支架也要保證狀態(tài)良好，尤其是當(dāng)天氣出現(xiàn)異常時(shí)，要查看按照地溫傳感器裝置的地塊是否發(fā)生板結(jié)，以保證傳感器可以發(fā)揮出良好觀測功能，切實(shí)滿足地面氣象測報(bào)工作的需要。

4.3 注重對(duì)時(shí)工作

為了避免計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與氣象站采集器時(shí)間出現(xiàn)不一致情況，還需注重開展對(duì)時(shí)工作，在進(jìn)行地面氣象觀測過程中，基于北京時(shí)間，做好氣象臺(tái)站計(jì)算機(jī)與自動(dòng)采集器的內(nèi)部時(shí)間對(duì)時(shí)，保證都與北京時(shí)間相同，兩者即能夠?qū)崿F(xiàn)同步。當(dāng)前的氣象站當(dāng)中都具有這自動(dòng)對(duì)時(shí)軟件，其精確度較高，但為了保證對(duì)時(shí)準(zhǔn)確，還要定期進(jìn)行維護(hù)，為實(shí)際測報(bào)工作奠定良好基礎(chǔ)。

4.4 提升自動(dòng)氣象站人員的綜合素質(zhì)

自動(dòng)氣象站工作的質(zhì)量與技術(shù)人員素養(yǎng)有著密切聯(lián)系，其想要實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的氣象測報(bào)，還需提升自動(dòng)氣象站人員的綜合素質(zhì)。例如，以保證新型自動(dòng)站運(yùn)行性能穩(wěn)定為目標(biāo)，組織開展在職技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，培訓(xùn)內(nèi)容劃分為理論和實(shí)踐兩部分，還有對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行考核，確保其素質(zhì)達(dá)標(biāo)，全體人員都要具備較高素養(yǎng)，加大崗位競爭的推動(dòng)力度、采取擇優(yōu)任職的手段，這樣也能夠保證自動(dòng)氣象站的人才能夠發(fā)揮出特長，還要培養(yǎng)人員的責(zé)任心與職業(yè)道德水平，增強(qiáng)地面氣象測報(bào)數(shù)據(jù)處理的嚴(yán)謹(jǐn)性，減少運(yùn)行中的故障問題，全面提升工作質(zhì)量與效率。除此之外，還要全面健全監(jiān)督機(jī)制，制定完善的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)章制度，確保自動(dòng)站工作人員嚴(yán)格遵循，對(duì)相應(yīng)的業(yè)務(wù)監(jiān)督還可采用抽查手段，有效避免違規(guī)行為的出現(xiàn)。

5.結(jié)論

綜上所述，地面氣象測報(bào)業(yè)務(wù)在實(shí)施了改革之后，趨向于自動(dòng)化、高效化方向發(fā)展，其測報(bào)質(zhì)量有所提升，效率也進(jìn)一步提高，但仍舊存在測報(bào)的數(shù)據(jù)異常問題，影響數(shù)據(jù)的因素包括環(huán)境、人員素質(zhì)、設(shè)備及軟件情況等。由本文分析可知，業(yè)務(wù)改革后的地面氣象測報(bào)數(shù)據(jù)異常情況類型包括：停止降水后自動(dòng)氣象站仍進(jìn)行降水記錄的異常、數(shù)據(jù)記錄超標(biāo)及雨量記錄故障的異常與處理、重要天氣報(bào)發(fā)報(bào)的異常與處理、實(shí)際保存文件和實(shí)際觀測結(jié)果不一致的異常等。針對(duì)不同的異常問題需采取科學(xué)手段，保證氣象站工作的穩(wěn)定運(yùn)行。