MDOS系統(tǒng)新型自動(dòng)站異常數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

妙娟利，鄧芳蓮，楊家鋒，張紅娟

(1.陜西省氣象信息中心，西安 710014；2.陜西省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，西安 710014)

MDOS系統(tǒng)新型自動(dòng)站異常數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

妙娟利1，鄧芳蓮1，楊家鋒2，張紅娟1

(1.陜西省氣象信息中心，西安 710014；2.陜西省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，西安 710014)

MDOS系統(tǒng)提高了國(guó)家、省、臺(tái)站三級(jí)氣象資料數(shù)據(jù)質(zhì)量控制時(shí)效，但儀器故障時(shí)，臺(tái)站如何對(duì)MDOS中的數(shù)據(jù)做正確處理尤為重要。利用MDOS(氣象資料業(yè)務(wù)系統(tǒng))和CDQC(地面自動(dòng)站觀測(cè)資料三級(jí)質(zhì)量控制軟件)對(duì)黃龍站和洛川站2016年7月異常數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控分析，得出遇儀器故障時(shí)異常記錄的處理方法，為臺(tái)站處理此類問(wèn)題提供參考。

MDOS；CDQC；新型自動(dòng)站；質(zhì)量控制

2015年7月氣象資料業(yè)務(wù)系統(tǒng)(meteorological data operational system，簡(jiǎn)稱MDOS)正式運(yùn)行，地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)在上傳時(shí)效、質(zhì)量控制時(shí)效、月報(bào)表數(shù)據(jù)制作上均發(fā)生了變化。7月之前的月報(bào)表數(shù)據(jù)，地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件(簡(jiǎn)稱A文件)、分鐘觀測(cè)數(shù)據(jù)文件(簡(jiǎn)稱J文件)，是臺(tái)站用地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件(operational software for surface meteorological observation，簡(jiǎn)稱OSSMO)制作，7月開(kāi)始省級(jí)用MDOS制作。MDOS系統(tǒng)提高了國(guó)家、省、臺(tái)站三級(jí)氣象資料的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制時(shí)效，提高了氣象資料的應(yīng)用能力，但隨著現(xiàn)代化的發(fā)展以及異常天氣現(xiàn)象的發(fā)生，會(huì)出現(xiàn)電子干擾、儀器性能不良，甚至儀器損壞等問(wèn)題。

2016年7月24日黃龍站、7月6日洛川站，MDOS系統(tǒng)提出質(zhì)控信息。兩站在處理信息時(shí)，對(duì)錯(cuò)誤和連續(xù)缺測(cè)數(shù)據(jù)按地面氣象觀測(cè)規(guī)范[1]和地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定(2016版)[2]，用備份自動(dòng)站數(shù)據(jù)代替。用MDOS系統(tǒng)和CDQC(地面自動(dòng)站觀測(cè)資料三級(jí)質(zhì)量控制軟件)對(duì)7月A、J文件進(jìn)行質(zhì)控審核，發(fā)現(xiàn)個(gè)別要素月線不平滑，有漂移現(xiàn)象[3]。

1 MDOS質(zhì)量控制結(jié)果

1.1 黃龍站

2016-07-24，MDOS系統(tǒng)對(duì)黃龍站19時(shí)160～320 cm地溫提出質(zhì)疑信息“未通過(guò)時(shí)變檢查”，臺(tái)站及時(shí)給出了反饋意見(jiàn)，即：黃龍新型自動(dòng)站故障，導(dǎo)致深層地溫出現(xiàn)異常，臺(tái)站用備份自動(dòng)站數(shù)據(jù)代替。

在19時(shí)MDOS質(zhì)量控制信息處理列表中，第一條疑誤信息被突出顯示(高亮)，在數(shù)據(jù)顯示與查詢區(qū)域分別顯示出黃龍160 cm地溫時(shí)間變化曲線(圖1)、19時(shí)黃龍160 cm地溫與相鄰站的空間對(duì)比圖(圖2)。由圖1得知，160 cm地溫18時(shí)以前為新型自動(dòng)站數(shù)據(jù)，19時(shí)則為用備份自動(dòng)站代替的數(shù)據(jù)，具體數(shù)值18時(shí)為17.4 ℃，19時(shí)為16.2 ℃，1 h內(nèi)下降了1.2 ℃。由圖2可知，黃龍19時(shí)160 cm地溫與位于其北部的洛川、富縣、宜川三站相比，數(shù)值沒(méi)有偏高，反而明顯偏低。

圖1 2016-07-24黃龍160 cm地溫時(shí)間變化

圖2 2016-07-24T19黃龍與相鄰站 160 cm地溫(單位為℃)

在MDOS系統(tǒng)查詢得知，黃龍24日19時(shí)—27日23時(shí)地溫采集器故障，40～320 cm地溫用備份自動(dòng)站數(shù)據(jù)代替，27日24時(shí)采集器恢復(fù)正常，臺(tái)站重新用新型站數(shù)據(jù)。

1.2 洛川站

2016-07-06T24，MDOS提示氣溫、氣壓等要素的小時(shí)極值出現(xiàn)時(shí)間錯(cuò)誤，80 cm地溫與前一時(shí)次相比超出可能變化值。從MDOS查詢得知，自動(dòng)站遭遇雷擊，傳感器故障，從24時(shí)起缺測(cè)數(shù)據(jù)用備份站記錄代替，7日10時(shí)傳感器恢復(fù)正常，啟用新型自動(dòng)站記錄。

從MDOS上的時(shí)間變化圖(圖略)和空間對(duì)比圖(圖略)分析，發(fā)現(xiàn)用備份站代替40～160 cm地溫?cái)?shù)值明顯偏低，其它要素值(氣溫小時(shí)值、氣壓小時(shí)值、0～20 cm地溫、320 cm地溫)變化不明顯。

2 數(shù)據(jù)異常原因

(1)A文件質(zhì)量控制結(jié)果分析

利用CDQC對(duì)黃龍7月A文件做時(shí)間一致性和空間一致性分析[4],發(fā)現(xiàn)40～320 cm地溫日變化、月變化波動(dòng)異常，故障期間跳變明顯，數(shù)據(jù)偏低，0～20 cm地溫正常。

利用CDQC對(duì)洛川7月A文件做質(zhì)控后發(fā)現(xiàn)，故障期間40～160 cm地溫有跳變，數(shù)據(jù)偏低；0～20 cm地溫、320 cm地溫整月數(shù)據(jù)變化連續(xù)，無(wú)異常；氣溫、氣壓數(shù)據(jù)正常。

(2)數(shù)據(jù)來(lái)源分析

黃龍現(xiàn)用儀器為華云DZZ5新型自動(dòng)站，備份站為長(zhǎng)春DYYZ2B自動(dòng)氣象站，雖然型號(hào)不同，但均為鉑電阻溫度傳感器，測(cè)溫原理相同。造成地溫跳變的可能原因：一是某些層次傳感器接線插口松動(dòng)；二是地溫套管進(jìn)水；三是采集器出現(xiàn)問(wèn)題。

通過(guò)與洛川站溝通得知，現(xiàn)用儀器安裝在2號(hào)站，備份儀器安裝在距2號(hào)站西北方向約3 000 m的3號(hào)站，儀器型號(hào)均為華云DZZ5新型自動(dòng)站。因2號(hào)站探測(cè)環(huán)境遭破壞，準(zhǔn)備遷往3號(hào)站，故2號(hào)站上無(wú)備份自動(dòng)站，當(dāng)儀器故障時(shí)，臺(tái)站啟用遠(yuǎn)程監(jiān)控的3號(hào)站數(shù)據(jù)。造成地溫代替前后數(shù)據(jù)不平滑的可能原因：一是不同站址對(duì)地溫?cái)?shù)據(jù)會(huì)有影響[5]；二是備份站址上的儀器缺乏定期維護(hù)，也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成影響。

由上述分析得知，黃龍、洛川從故障到完全恢復(fù)正常期間，一是2個(gè)站地溫均存在問(wèn)題；二是用備份站代替的個(gè)別層次地溫?cái)?shù)據(jù)差異大；三是洛川用備份站代替的氣溫、氣壓要素未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

另外，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果也反映出備份站性能基本穩(wěn)定(省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心對(duì)備份站每2年進(jìn)行一次年檢)，只有地溫等個(gè)別要素?cái)?shù)據(jù)有漂移。多要素集成的新型自動(dòng)氣象站采集數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性更高。自動(dòng)站通訊系統(tǒng)經(jīng)過(guò)防雷控制，理論上可更有效地防護(hù)雷電和雷擊。MDOS系統(tǒng)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制快捷、有效。

3 數(shù)據(jù)處理方法

用CDQC和OSSMO對(duì)7月A、J文件做質(zhì)量控制，按照地面氣象觀測(cè)規(guī)范和地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定(2016版)，并結(jié)合多年來(lái)的審核經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不具代表性的記錄做缺測(cè)處理，保留其他記錄，具體做法如下。

黃龍2016-07-24T19—27T23，40～320 cm地溫按缺測(cè)處理，對(duì)臺(tái)站原備注信息做相應(yīng)調(diào)整。

洛川現(xiàn)用儀器和備份儀器安裝在不同的站址上，臺(tái)站并未進(jìn)行正式的對(duì)比觀測(cè)，盡管臺(tái)站用3號(hào)站代替的記錄除40～160 cm地溫跳變明顯外，0～20 cm地溫、320 cm地溫、氣壓、氣溫并未有明顯的差異，但是考慮到站址環(huán)境對(duì)記錄代表性的影響等綜合因素，故2016-07-06T24—07T09用備份站代替的A、J文件中小時(shí)、極值、分鐘記錄按缺測(cè)處理，并告知臺(tái)站以后遇到這種問(wèn)題時(shí)的處理方法，對(duì)臺(tái)站原備注信息做相應(yīng)調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

值班員在守班期間除監(jiān)控正點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳外，還要查看數(shù)據(jù)正確與否。在自動(dòng)站遭遇雷擊或遇采集器故障時(shí)，具體問(wèn)題應(yīng)具體分析，依據(jù)相應(yīng)規(guī)范對(duì)記錄正確處理。夏季強(qiáng)對(duì)流天氣降水量偏大，在過(guò)程結(jié)束后，要檢查儀器安裝是否水平，地溫套管內(nèi)是否進(jìn)水等等。

如果遇兩套儀器地溫?cái)?shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間偏差大，在省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心來(lái)不及維護(hù)時(shí)，臺(tái)站可先自己檢查，具體做法是：在維護(hù)狀態(tài)下，將兩個(gè)傳感器都拿出來(lái)，放在同一環(huán)境同一平面同一位置看溫度是否接近。一旦出現(xiàn)故障，要及時(shí)解決。

臺(tái)站在MDOS上反饋信息與處理時(shí)，不能只查單個(gè)時(shí)次，應(yīng)參考系統(tǒng)提供的鄰近時(shí)次、鄰近站以及其他要素綜合考慮。所有異常記錄的發(fā)生原因與處理方法，除在MDOS上信息反饋時(shí)注明反饋意見(jiàn)外，還應(yīng)在元數(shù)據(jù)中進(jìn)行詳細(xì)備注，以備做月報(bào)表和年報(bào)表時(shí)使用，或使用數(shù)據(jù)時(shí)做參考。

[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，2003：121.

[2] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定[Z].北京：中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司，2016.

[3] 張紅娟，任芝花，陳高峰，等.自動(dòng)與人工觀測(cè)的氣壓差異分析[J].氣象科學(xué)，2010,30(3)：402-406.

[4] 任芝花，趙平，張強(qiáng)，等.適用于全國(guó)自動(dòng)站小時(shí)降水資料的質(zhì)量控制方法[J].氣象，2010，36(7)：123-132.

[5] 張紅娟，李亞麗，曾英.佛坪站址遷移對(duì)氣象要素均一性的影響[J].陜西氣象，2010(4)：32-34.

1006-4354(2017)04-0035-03

2016-12-28

妙娟利(1977—)，女，陜西岐山人，學(xué)士，高工，從事地面數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。

P416.2

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妙娟利，鄧芳蓮，楊家鋒，等. MDOS系統(tǒng)新型自動(dòng)站異常數(shù)據(jù)質(zhì)量控制[J].陜西氣象，2017(4)：35-37.