地面氣象信息化資料審核技巧探析

宋文英 吳明江 陳柏 孫 華

(1.嘉興市氣象局,浙江嘉興314050;2.金華市氣象局,浙江金華321000)

0 引 言

在地面氣象自動(dòng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)已運(yùn)行多年的大背景下,管理部門對(duì)地面氣象信息化資料的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、完整性提出了更高的要求,許多觀測(cè)員因?qū)徍私?jīng)驗(yàn)不足、疑誤信息處理能力不夠而很難適應(yīng)。積極引導(dǎo)觀測(cè)業(yè)務(wù)隊(duì)伍知識(shí)結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的觀云測(cè)天向高效探測(cè)和信息化數(shù)據(jù)綜合處理方向轉(zhuǎn)化,提高地面氣象探測(cè)技術(shù)人員對(duì)新技術(shù)發(fā)展要求的適應(yīng)能力已是當(dāng)務(wù)之急。筆者以地面氣象測(cè)報(bào)技能競(jìng)賽題中的計(jì)算機(jī)綜合處理試題為實(shí)例,根據(jù)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》[1]、《地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式》[2]、《地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件操作手冊(cè)》[3]、《地面氣象觀測(cè)規(guī)范技術(shù)問(wèn)題解答第一號(hào)》等技術(shù)規(guī)定,試圖科學(xué)、合理地對(duì)地面氣象信息化A,J數(shù)據(jù)文件的人工和計(jì)算機(jī)審核疑誤信息進(jìn)行分析說(shuō)明,并對(duì)如何正確處理做深入探析,希冀能讓探測(cè)員從中有所裨益,提高對(duì)數(shù)據(jù)文件中不正常記錄的分析、處理能力,為公共氣象服務(wù)能力和氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的提高提供有力的支撐和保障。

1 A文件人工審核疑誤信息處理

A文件人工審核疑誤信息主要有：天氣現(xiàn)象漏記,如雷暴方位漏;天氣現(xiàn)象記載順序錯(cuò),如閃電不應(yīng)記錄在雷暴和陣雨之間;天氣現(xiàn)象之間矛盾,如雪不可能出現(xiàn);氣表封底備注漏記、多記、錯(cuò)記,主要是記錄有缺測(cè)及處理未備注,紀(jì)要欄多記飛行云跡,氣候概況中平均氣溫要素值錯(cuò)誤;質(zhì)量控制碼錯(cuò)等。

1.1 云、能見度、天氣現(xiàn)象記錄的處理和審核要點(diǎn)

1.1.1 記錄分析處理

從以下氣象地面測(cè)報(bào)技能競(jìng)賽中天氣現(xiàn)象(圖1)、云狀的記錄(圖 2、圖 3),可以分析出共有7處疑誤信息需處理;天氣現(xiàn)象記錄中出現(xiàn)了11日雷暴漏記方位,19日輕霧不應(yīng)記錄在雨之前,26日閃電不應(yīng)記錄在雷暴和陣雨之間,27日雪不可能發(fā)生,30日露不應(yīng)記錄在雨之前等5處疑誤。云狀記錄中分別有不按云量多少記錄云狀及天氣現(xiàn)象中有雷暴出現(xiàn),而無(wú)對(duì)應(yīng)的對(duì)流性云狀配合的2處錯(cuò)誤。

1.1.2 審核要點(diǎn)

自動(dòng)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)投入單軌運(yùn)行后,使用OSSMO 2004版測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件,有效地提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但計(jì)算機(jī)僅對(duì)地面信息化文件中部分氣象要素?cái)?shù)據(jù)與格式進(jìn)行審核,而對(duì)于云、能見度、天氣現(xiàn)象之間是否合理配合無(wú)法完整審核,因此在完成地面信息化文件機(jī)審的同時(shí)要利用各氣象要素的演變規(guī)律和趨勢(shì)進(jìn)行人工審核。如天氣現(xiàn)象夜間欄轉(zhuǎn)白天欄的順序接轉(zhuǎn);視程障礙現(xiàn)象與能見度、云量和云狀記錄次序;能見度和天氣現(xiàn)象;蒸發(fā)量和天氣狀況配合;日照和能見度、天氣現(xiàn)象等要素間的配合有無(wú)矛盾。

1.1.2.1 云

云的記錄須熟悉云的定義、特征、成因及其伴見的天氣現(xiàn)象,同時(shí)注意云狀記錄排序、云狀的演變、云與雷暴、陣性降水的配合是否合理,總低云量、云狀與日照時(shí)數(shù)的配合。

圖1 地面氣象測(cè)報(bào)競(jìng)賽中天氣現(xiàn)象的5處錯(cuò)誤記錄

圖2 按云量多少順序記錄云狀

1.1.2.2 能見度

能見度與天氣現(xiàn)象應(yīng)互相配合。能見度＜10.0 km,應(yīng)有輕霧、霾、煙幕、揚(yáng)沙等天氣現(xiàn)象記錄,能見度＜1.0 km,應(yīng)有霧、雪暴、沙塵暴或者浮塵、吹雪、煙幕、霾等天氣現(xiàn)象記錄,并按規(guī)定記載最小能見度。

1.1.2.3 天氣現(xiàn)象

天氣現(xiàn)象的記錄應(yīng)符合規(guī)范中定義特征;有降水記錄時(shí),要注意降水起止時(shí)間與虹吸降水自記、自動(dòng)站降水分鐘數(shù)據(jù)的時(shí)間是否矛盾;霾、輕霧、浮塵等視程障礙現(xiàn)象要結(jié)合相對(duì)濕度、風(fēng)、降水現(xiàn)象等判別記錄。

圖3 對(duì)流性云狀記錄

1.2 其他審核注意要點(diǎn)

自動(dòng)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)只能對(duì)數(shù)據(jù)文件合法性進(jìn)行檢查,對(duì)于非定量的信息化資料,包括備注、氣候概況、紀(jì)要欄、封面信息、傳輸日期、上跨降水資料日期等需進(jìn)行人工審核。

1.3 質(zhì)量控制碼疑誤信息處理

根據(jù)《地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式》中規(guī)定質(zhì)量控制段中的質(zhì)量控制碼用3位整數(shù)表示,百位表示臺(tái)站級(jí),十位表示省(地區(qū))級(jí),個(gè)位表示國(guó)家級(jí)?？捎?0(正確)、1(可疑)、2(錯(cuò)誤)、3(訂正) 、4(修改)、8(缺測(cè))、9(未作質(zhì)量控制)代表。競(jìng)賽題目中質(zhì)量控制碼為“009”,表示該數(shù)據(jù)臺(tái)站級(jí)、省(地區(qū))級(jí)認(rèn)為數(shù)據(jù)正確,國(guó)家級(jí)未作質(zhì)量控制。而實(shí)際為臺(tái)站初審,省級(jí)、國(guó)家級(jí)未作質(zhì)量控制,質(zhì)量控制碼應(yīng)修改為“099”。同時(shí)注意當(dāng)臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)有訂正、修改、缺測(cè)時(shí)應(yīng)檢查相關(guān)質(zhì)量控制碼及更正數(shù)據(jù)段格式是否正確。

2 A文件計(jì)算機(jī)審核疑誤信息處理

機(jī)審的內(nèi)容主要包括文件數(shù)據(jù)格式檢查和記錄審核兩大部分,即對(duì)文件的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行格式檢查,對(duì)各記錄及其相關(guān)性予以審核,并通過(guò)分析找出各類矛盾或不合理、不正常的記錄,最終形成審核信息文件。格式檢查是指對(duì)逐行記錄、逐個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。其檢查項(xiàng)目包括,格式是否符合規(guī)定的要求,有多行、少行或非法字符,文件首部參數(shù)與臺(tái)站參數(shù)表是否相符、要素方式位與首部參數(shù)是否一致。記錄審核檢查項(xiàng)目包括：找出各類矛盾或不合理、不正常的記錄如雷擊、標(biāo)校、更換設(shè)備期間導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測(cè)或異常,降水跨月資料未填寫等。

2.1 臺(tái)站參數(shù)疑誤信息處理

競(jìng)賽題目中格檢審核A文件后出現(xiàn)了文件首部參數(shù)與凍土要素方式位不符(圖4)。這類錯(cuò)誤多因文件首部的自動(dòng)氣象站型號(hào)、觀測(cè)項(xiàng)目索引與相應(yīng)要素的方式位不一致所致,修改A文件的要素索引和凍土的方式位即可。

圖4 數(shù)據(jù)文件首部參數(shù)與凍土要素方式位不符

2.2 A文件正點(diǎn)記錄缺測(cè)處理

根據(jù)中國(guó)氣象局下發(fā)的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范技術(shù)問(wèn)題解答第一號(hào)》中24條規(guī)定：若能獲取非正點(diǎn)的分鐘數(shù)據(jù),優(yōu)先考慮用正點(diǎn)前后10 min接近正點(diǎn)的記錄來(lái)代替。具體作法是：若正點(diǎn)前10 min內(nèi)有數(shù)據(jù),則用正點(diǎn)前10 min接近正點(diǎn)的記錄代替;若正點(diǎn)前10 min內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)也缺測(cè),則用正點(diǎn)后10 min內(nèi)接近正點(diǎn)的記錄(除極值項(xiàng)和時(shí)累積值外)代替。競(jìng)賽題目中25日18：00本站氣壓缺測(cè),則根據(jù)規(guī)定用自動(dòng)氣象站質(zhì)量控制軟件查取D：OSSMO 2004RestoreData目錄下的“逐分鐘地面數(shù)據(jù)文件(AWS＊.RTD)”選擇對(duì)應(yīng)時(shí)間文件,查得17：59843.9 hPa記錄代替。

無(wú)法獲得分鐘數(shù)據(jù)的,或雖有分鐘數(shù)據(jù),但正點(diǎn)前10 min到正點(diǎn)后10 min內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)均缺測(cè)的要素,如有人工平行觀測(cè)或補(bǔ)測(cè)的,用平行觀測(cè)值或補(bǔ)測(cè)值代。無(wú)平行觀測(cè)或補(bǔ)測(cè)的,氣溫、相對(duì)濕度、本站氣壓、地溫按規(guī)定進(jìn)行內(nèi)插(內(nèi)插可以跨日界)。其他要素除海平面氣壓、水汽壓、露點(diǎn)溫度用代替后的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算求得外,均不作內(nèi)插,而作缺測(cè)處理。

3 J文件計(jì)算機(jī)審核疑誤信息處理

3.1 分鐘數(shù)據(jù)缺測(cè)處理

因自動(dòng)站采集器被雷擊、標(biāo)校、更換自動(dòng)站傳感器,分鐘數(shù)據(jù)不可避免地會(huì)出現(xiàn)缺測(cè),競(jìng)賽中J文件審核后疑誤信息記載為：5日20：00氣溫缺測(cè)與對(duì)應(yīng)的A文件正點(diǎn)值(144)不一致,(圖5)。根據(jù)中國(guó)氣象局下發(fā)的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范技術(shù)問(wèn)題解答第一號(hào)》中23條規(guī)定：“當(dāng)自動(dòng)站每小時(shí)正點(diǎn)數(shù)據(jù)與該正點(diǎn)分鐘數(shù)據(jù)不一致時(shí),如確認(rèn)正點(diǎn)分鐘數(shù)據(jù)有誤可用正點(diǎn)值代替”。則該分鐘氣溫資料用氣溫正點(diǎn)值14.4℃代替。

圖5 地面氣象測(cè)報(bào)競(jìng)賽中分鐘氣溫?cái)?shù)據(jù)記錄缺測(cè)

3.2 分鐘數(shù)據(jù)有異常跳變值的處理

當(dāng)某分鐘記錄與前后分鐘記錄比較有明顯跳變,要結(jié)合人工站要素自記跡線和鄰站自動(dòng)站記錄進(jìn)行比較,如確認(rèn)為野值的,則根據(jù)地面氣象觀測(cè)規(guī)范第20章,定時(shí)觀測(cè)記錄缺測(cè)時(shí)的處理方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插(風(fēng)、降水量除外)。如測(cè)報(bào)技能競(jìng)賽中 31日20：51本站氣壓為840.3 hPa,20：52 本站氣壓為 842.3 hPa,20：53本站氣壓為840.3 hPa,(圖6),20：52本站氣壓為842.3 hPa的數(shù)據(jù)就屬明顯跳變,則該分鐘資料用前后分鐘數(shù)據(jù)內(nèi)插求得,為840.3 hPa。

圖6 地面氣象測(cè)報(bào)競(jìng)賽中分鐘本站氣壓有跳變作內(nèi)插處理

4 正確輸入信息化文件的備注

不正常的信息化資料經(jīng)處理修改后,還應(yīng)根據(jù)封面、紀(jì)要、備注等文字說(shuō)明,經(jīng)加工整理后形成合格的月觀測(cè)數(shù)據(jù)文件,作好備注的前提是熟悉測(cè)報(bào)各種技術(shù)規(guī)定,全面了解當(dāng)月測(cè)報(bào)發(fā)生的不正常情況。

4.1 備注內(nèi)容包括不完整記錄的統(tǒng)計(jì)方法說(shuō)明,站址遷移、站名改變、經(jīng)緯度和海拔的變更;觀測(cè)項(xiàng)目、方法和觀測(cè)儀器的變動(dòng)情況,包括執(zhí)行業(yè)務(wù)規(guī)范、啟用業(yè)務(wù)軟件及升級(jí)等;臺(tái)站周圍環(huán)境變化情況,包括臺(tái)站周圍建筑物、道路、河流、湖泊、樹木、綠化、土地利用、耕作制度、距城鎮(zhèn)的方位距離等;儀器性能不良或安裝不當(dāng),對(duì)記錄代表性的影響情況,包括儀器標(biāo)?；蚋鼡Q、滯后降水前置、地溫傳感器被積雪覆蓋時(shí)間、蒸發(fā)皿水外溢、極值與正點(diǎn)值不一致、因障礙物影響日照記錄等。

4.2 備注填寫時(shí)要條理清楚,簡(jiǎn)明扼要,內(nèi)容應(yīng)包括數(shù)據(jù)記錄不正常時(shí)間、影響的數(shù)據(jù)、發(fā)生的原因、數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法。如有更換儀器時(shí)應(yīng)注明儀器號(hào)碼、規(guī)格型號(hào)、廠家、檢定有效日期。例如：競(jìng)賽題目中25日18：00本站氣壓缺測(cè),用17：59 843.9 hPa記錄代替的事項(xiàng),備注格式：[25日]因氣壓傳感器故障(原因),18：00本站氣壓正點(diǎn)數(shù)據(jù)缺測(cè)(時(shí)間、要素),用正點(diǎn)前10 min內(nèi)的最接近正點(diǎn)的17：59 843.9 hPa的分鐘數(shù)據(jù)代替(內(nèi)容)。

4.3 同類型的備注內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行歸并,如4日、24日有降水量滯后現(xiàn)象,可以在日期欄填寫4-24,內(nèi)容欄再分別填寫將4日13：13的0.1 mm降水量前置到12：45,24日13：07的0.1 mm降水量前置到13：06,修改B文件。

4.4 備注要嚴(yán)格按照《地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式》規(guī)定執(zhí)行。備注分“氣象觀測(cè)中一般備注事項(xiàng)記載”和“有關(guān)臺(tái)站沿革變動(dòng)情況記載”。一般備注事項(xiàng)是備注對(duì)觀測(cè)質(zhì)量有直接影響的原因或非遷站情況的臺(tái)站周圍環(huán)境變化等,對(duì)因周圍障礙物的調(diào)整,如競(jìng)賽題目中觀測(cè)場(chǎng)東南邊有新增建筑物的情況(圖7)應(yīng)在“臺(tái)站沿革變動(dòng)情況記載”中備注,如錯(cuò)誤轉(zhuǎn)到“一般備注事項(xiàng)記載”會(huì)造成數(shù)據(jù)格式紊亂。

圖7 觀測(cè)場(chǎng)東南邊有新增建筑物應(yīng)在“臺(tái)站沿革變動(dòng)情況記載”中備注

5 結(jié) 語(yǔ)

本文主要列出了在地面氣象測(cè)報(bào)技能競(jìng)賽中,計(jì)算機(jī)綜合處理科目審核過(guò)程氣象信息化A,J數(shù)據(jù)文件出現(xiàn)的可疑、缺測(cè)及數(shù)據(jù)格式的錯(cuò)誤及解決辦法。從以上審核疑誤數(shù)據(jù)中,可以看出在對(duì)地面信息化資料處理過(guò)程中,探測(cè)人員不僅要熟練掌握地面氣象規(guī)范及有關(guān)技術(shù)規(guī)定,嚴(yán)格按照地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件操作流程進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù),還要求知曉A,J文件的數(shù)據(jù)格式,掌握不正常記錄的處理辦法,認(rèn)真對(duì)OSSMO程序格檢A,J文件時(shí)的疑誤信息進(jìn)行人機(jī)綜合分析,確保地面氣象信息化資料的準(zhǔn)確。

[1] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：氣象出版社,2003.

[2] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式[M].北京：氣象出版社,2004.

[3] 中國(guó)氣象局.地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件操作手冊(cè)[M].北京：氣象出版社,2005.