自動氣象站數(shù)據(jù)異常分析及處理方法

唐珍紅

（江西省尋烏縣氣象局，江西 尋烏 342200）

地面氣象觀測是實現(xiàn)天氣系統(tǒng)監(jiān)測的重要手段,是氣象預(yù)報、氣候分析及災(zāi)害監(jiān)測的重要途徑和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2020年4月1日我國將地面氣象觀測自動化調(diào)整為正式業(yè)務(wù)運行，人工定時觀測和夜間守班任務(wù)被取消，實現(xiàn)了全面自動化觀測。相比人工觀測，新型自動氣象觀測的觀測能力明顯增強，彌補了原有人工觀測數(shù)據(jù)的不足。氣象工作者除了要保障氣象觀測儀器正常運行外，還要保證分鐘數(shù)據(jù)BUFF文件的傳送率及可用率，及時處理異常數(shù)據(jù)。

1 異常數(shù)據(jù)處理原則

異常記錄是指經(jīng)過數(shù)據(jù)質(zhì)量控制后確定為缺測、錯誤、可疑的觀測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不完全正確，但基本可用時，按正常記錄處理。數(shù)據(jù)有明顯錯誤且無使用價值時，采用一定的查詢或統(tǒng)計方法獲取可用以代替的數(shù)據(jù)，否則按缺測處理。全部數(shù)據(jù)不正常時，要及時啟用備份站開展觀測，無備份站的按缺測處理[1]。除降水外的分鐘數(shù)據(jù)異常時均按缺測處理，不用內(nèi)插值，不用備份站數(shù)據(jù)代替。氣溫、相對濕度、草溫、地溫、風向、風速數(shù)據(jù)異常時，小時數(shù)據(jù)代替按照正點前后10 min 內(nèi)接近正點的正常數(shù)據(jù)、備份站數(shù)據(jù)、內(nèi)插值的順序進行處理。風速、風向數(shù)據(jù)異常時，不能作內(nèi)插處理，瞬時風速、瞬時風向數(shù)據(jù)異常按缺測處理。ISOS 業(yè)務(wù)軟件上的小時數(shù)據(jù)與該正點時次的分鐘數(shù)據(jù)必須一致，不一致時需對前后數(shù)據(jù)進行人工分析處理，若正點分鐘數(shù)據(jù)存在疑誤，則用正點數(shù)據(jù)代替。

2 降水量數(shù)據(jù)異常處理

2.1 傳感器故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常

儀器故障時，結(jié)冰期啟用稱重雨量傳感器記錄作為正式記錄時，數(shù)據(jù)異常處理按翻斗雨量傳感器、備份翻斗雨量傳感器的順序[2]。非結(jié)冰期間，啟用翻斗雨量傳感器記錄作為正式記錄時，數(shù)據(jù)異常處理按稱重雨量傳感器、備份翻斗雨量傳感器的順序。

2.2 傳感器正常，降水量數(shù)據(jù)異常

非結(jié)冰期啟用翻斗雨量傳感器時，若天氣晴朗無降水天氣現(xiàn)象，但出現(xiàn)了降水量記錄，降水量數(shù)據(jù)做刪除處理；降水現(xiàn)象停止后2 h 內(nèi)出現(xiàn)的≤0.3 mm的降水量數(shù)據(jù)做滯后處理，累加到降水天氣現(xiàn)象最后停止的那分鐘，對該小時降水量進行更正維護[3]；出現(xiàn)跨小時降水量滯后現(xiàn)象時，將滯后降水量累加到前一小時的最后降水天氣現(xiàn)象時刻，對前后兩小時的小時降水量進行更正維護；夜間不守班期間的滯后降水量數(shù)據(jù)按正常處理。

結(jié)冰期啟用稱重雨量傳感器期間，降水量伴有異物時按正常處理；固態(tài)降水堆積在口沿上或盛水桶溢水，該時段的降水量數(shù)據(jù)按缺測處理。固態(tài)降水堆積在口沿內(nèi)，將其收集至容器，由此產(chǎn)生的降水量≤0.3 mm，做滯后處理，累加到降水現(xiàn)象停止的那分鐘和小時時段內(nèi)[4]；若收集到的固態(tài)降水＞0.3 mm，則累加到降水現(xiàn)象停止的最后時次，該時次的降水分鐘數(shù)據(jù)做缺測處理，無法判斷降水現(xiàn)象停止時間時，累加到有降水量的最后一個時次，該時次的降水分鐘數(shù)據(jù)做缺測處理[5]。

某時次分鐘降水量合計與小時降水量不一致時，在地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件（ISOS）核查該時次的分鐘降水天氣現(xiàn)象和分鐘降水量是否一致。一致時判定分鐘降水量數(shù)據(jù)無誤，以分鐘數(shù)據(jù)為準，對小時降水數(shù)據(jù)作更正維護[6]；不一致時降水現(xiàn)象停止后2 h 內(nèi)≤0.3 mm 的分鐘降水數(shù)據(jù)做滯后處理，以分鐘數(shù)據(jù)為準，對小時數(shù)據(jù)進行更正維護[7]，否則將該分鐘降水量判定為野值，做刪除處理，以小時降水數(shù)據(jù)為準。

示例：某日陰雨天氣，19 時55 分無降水天氣現(xiàn)象，但有0.1 mm 降水量，判斷為滯后降水，質(zhì)控后備注內(nèi)容為“19 時55 分0.1 mm 降水量做滯后處理，0.1 mm 降水量累加到相應(yīng)的降水天氣現(xiàn)像停止時間 18 時 02 分”，19 時、20 時小時降水量做更正處理。

3 蒸發(fā)數(shù)據(jù)異常處理

蒸發(fā)儀器故障時，數(shù)據(jù)缺測1 h，該時次用前后1 小時數(shù)據(jù)的內(nèi)插值代替；連續(xù)缺測≥2 h，該時次做缺測處理，日合計做缺測處理。蒸發(fā)桶因暴雨溢流或維護期間，蒸發(fā)小時數(shù)據(jù)異常按0 處理。結(jié)冰期蒸發(fā)異常數(shù)據(jù)按缺測處理[8]。

4 能見度數(shù)據(jù)異常處理

當視程障礙現(xiàn)象綜合判識錯誤時，能見度數(shù)據(jù)異常以自動站觀測數(shù)據(jù)為準。能見度儀器故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)異常，正點能見度做缺測處理，不能作內(nèi)插，不能用正點前后10 min 數(shù)據(jù)代替[9]。某時次分鐘數(shù)據(jù)異常，做缺測處理，影響小時極值的挑取時，小時極值按缺測處理。能見度儀器上布有蜘蛛網(wǎng)，導(dǎo)致能見度小時數(shù)據(jù)記錄不正常，該時次的能見度數(shù)據(jù)做缺測處理[10]。

示例：某日19 時31 分至20 時12 分能見度數(shù)據(jù)異常，質(zhì)控后備注內(nèi)容為該時段分鐘數(shù)據(jù)做缺測處理；20 時定時觀測和10 min 能見度用人工觀測數(shù)據(jù)代，1 min 能見度、最小能見度及出現(xiàn)時間做缺測處理。

5 氣溫和濕度數(shù)據(jù)異常處理

氣溫或相對濕度小時異常數(shù)據(jù)處理方式為前后10 min 數(shù)據(jù)代替、備份站數(shù)據(jù)代替或內(nèi)插數(shù)據(jù)代替[11]，水汽壓和露點溫度需反查求得[12]。氣溫日平均值可用4 次平均值和24 次平均值互相代替，并在工作日志中備注異常記錄的處理情況，在MDOS 中元數(shù)據(jù)基本信息的“附加信息登記”“一般備注事項”中備注登記。

6 風向風速數(shù)據(jù)異常處理

風速數(shù)據(jù)正常、無風向時，風速正常記錄，風向按缺測處理；風速數(shù)據(jù)缺測、有風向時，風向按缺測處理。正點風向風速缺測時，不可作內(nèi)插處理。正點風向風速異常時，代替順序為正點前后10 min、備份站記錄。正點前后10 min 記錄代替時，代替正點2 min 平均風速或者10 min 平均風速的分鐘數(shù)據(jù)必須是可用數(shù)據(jù)。2 min 平均風速缺測時，不能用10 min 平均風速代替，2 min 平均風速和10 min 平均風速不能互相代替。用接近正點的風速分鐘數(shù)據(jù)代替正點2 min 風速或10 min 風速時，風向按缺測處理；正點風速代替后的值≤0.2 m/s 時，風向記為“C”。

7 其他數(shù)據(jù)異常處理

7.1 數(shù)據(jù)入庫異常處理

臺站十幾個時次分鐘數(shù)據(jù)沒有及時入庫時，需人工補傳該時段未入庫數(shù)據(jù)。補傳方法為在MDOS平臺的“數(shù)據(jù)查詢與質(zhì)疑”界面查找未入庫分鐘數(shù)據(jù)、小時數(shù)據(jù)，在ISOS 業(yè)務(wù)軟件里進行BUFR 數(shù)據(jù)補發(fā)。若在ISOS 業(yè)務(wù)軟件里補發(fā)數(shù)據(jù)不成功，就從“ISOSinSendsendbak”目錄中的第一個文件夾（A.0001.0043.R005）中找到缺失的BUFR 數(shù)據(jù)文件，將其復(fù)制到“ISOSinSendData”目錄下即可。補傳數(shù)據(jù)完成之后，到MDOS 的“數(shù)據(jù)查詢與質(zhì)疑”界面查看該時段數(shù)據(jù)是否補傳成功，如果沒有補發(fā)成功，檢查是否找錯數(shù)據(jù)文件。臺站補傳數(shù)據(jù)后自查本站是否有日數(shù)據(jù)天氣現(xiàn)象缺測情況，若臺站補傳未入庫數(shù)據(jù)后出現(xiàn)日數(shù)據(jù)天氣現(xiàn)象為“//.”，則再次補發(fā)未入庫時段的小時更正數(shù)據(jù)。

7.2 區(qū)域站數(shù)據(jù)異常處理

7.2.1 區(qū)域站風速異常分析 輕風天氣若出現(xiàn)大風數(shù)據(jù)，通過核實該時次風速為異常，不可用作缺測處理。復(fù)雜天氣系統(tǒng)過境或臺風影響出現(xiàn)異常大風現(xiàn)象，全縣區(qū)域站風速進行對比分析，若偏差太大，不可用作缺測處理。

7.2.2 區(qū)域站降水量異常分析 有降水天氣系統(tǒng)過境，全縣站點出現(xiàn)大雨、暴雨降水量級，若某站點降水量數(shù)據(jù)明顯偏小時，考慮雨量筒是否堵塞，及時進行儀器維護。天氣晴朗時出現(xiàn)雨量數(shù)據(jù)，該降水數(shù)據(jù)視為野值做刪除處理。

7.3日極值、小時極值異常處理

氣溫、地溫、風速、相對濕度、草溫、氣壓因分鐘數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致小時極值異常時，小時極值應(yīng)從本時次正常分鐘數(shù)據(jù)或經(jīng)處理過的正點數(shù)據(jù)中進行人工挑取。氣溫、地溫、風速、相對濕度、草溫、氣壓小時極值為備份站正點記錄、內(nèi)插值、正點后10 min 內(nèi)的代替值時，小時極值的出現(xiàn)時間記錄為“00 分”。氣溫、地溫、風速、相對濕度、草溫、氣壓小時極值無法獲取時，小時極值按缺測處理。日極值異常時，可從各小時極值中挑取。ISOS 軟件觀測記錄全天缺測時，日極值按缺測處理。若日極值出現(xiàn)時間恰好是24 時整，則時間記錄為“00 時 00 分”。

8 結(jié)束語

新型自動氣象站是地面氣象觀測的一次重大改革，避免了人工觀測中人為導(dǎo)致的氣象要素數(shù)據(jù)誤差。做好地面氣象觀測數(shù)據(jù)異常分析和處理工作，不僅可給天氣預(yù)報提供精確的氣象要素，提高天氣預(yù)報的準確率，還能提高氣象站的工作質(zhì)量及年度考核評分。氣象工作人員要緊隨地面氣象觀測改革步伐，認真學習領(lǐng)悟新知識，提高地面氣象觀測數(shù)據(jù)異常的分析和處理能力，促使氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。