地面气象信息化资料审核技巧探析

宋文英 吴明江 陈柏 孙 华

(1.嘉兴市气象局,浙江嘉兴314050;2.金华市气象局,浙江金华321000)

0 引 言

在地面气象自动业务系统已运行多年的大背景下,管理部门对地面气象信息化资料的准确性、时效性、完整性提出了更高的要求,许多观测员因审核经验不足、疑误信息处理能力不够而很难适应。积极引导观测业务队伍知识结构由传统的观云测天向高效探测和信息化数据综合处理方向转化,提高地面气象探测技术人员对新技术发展要求的适应能力已是当务之急。笔者以地面气象测报技能竞赛题中的计算机综合处理试题为实例,根据《地面气象观测规范》[1]、《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》[2]、《地面气象测报业务系统软件操作手册》[3]、《地面气象观测规范技术问题解答第一号》等技术规定,试图科学、合理地对地面气象信息化A,J数据文件的人工和计算机审核疑误信息进行分析说明,并对如何正确处理做深入探析,希冀能让探测员从中有所裨益,提高对数据文件中不正常记录的分析、处理能力,为公共气象服务能力和气象预报预测准确率的提高提供有力的支撑和保障。

1 A文件人工审核疑误信息处理

A文件人工审核疑误信息主要有：天气现象漏记,如雷暴方位漏;天气现象记载顺序错,如闪电不应记录在雷暴和阵雨之间;天气现象之间矛盾,如雪不可能出现;气表封底备注漏记、多记、错记,主要是记录有缺测及处理未备注,纪要栏多记飞行云迹,气候概况中平均气温要素值错误;质量控制码错等。

1.1 云、能见度、天气现象记录的处理和审核要点

1.1.1 记录分析处理

从以下气象地面测报技能竞赛中天气现象(图1)、云状的记录(图 2、图 3),可以分析出共有7处疑误信息需处理;天气现象记录中出现了11日雷暴漏记方位,19日轻雾不应记录在雨之前,26日闪电不应记录在雷暴和阵雨之间,27日雪不可能发生,30日露不应记录在雨之前等5处疑误。云状记录中分别有不按云量多少记录云状及天气现象中有雷暴出现,而无对应的对流性云状配合的2处错误。

1.1.2 审核要点

自动气象业务系统投入单轨运行后,使用OSSMO 2004版测报业务软件,有效地提高了数据的准确性。但计算机仅对地面信息化文件中部分气象要素数据与格式进行审核,而对于云、能见度、天气现象之间是否合理配合无法完整审核,因此在完成地面信息化文件机审的同时要利用各气象要素的演变规律和趋势进行人工审核。如天气现象夜间栏转白天栏的顺序接转;视程障碍现象与能见度、云量和云状记录次序;能见度和天气现象;蒸发量和天气状况配合;日照和能见度、天气现象等要素间的配合有无矛盾。

1.1.2.1 云

云的记录须熟悉云的定义、特征、成因及其伴见的天气现象,同时注意云状记录排序、云状的演变、云与雷暴、阵性降水的配合是否合理,总低云量、云状与日照时数的配合。

图1 地面气象测报竞赛中天气现象的5处错误记录

图2 按云量多少顺序记录云状

1.1.2.2 能见度

能见度与天气现象应互相配合。能见度＜10.0 km,应有轻雾、霾、烟幕、扬沙等天气现象记录,能见度＜1.0 km,应有雾、雪暴、沙尘暴或者浮尘、吹雪、烟幕、霾等天气现象记录,并按规定记载最小能见度。

1.1.2.3 天气现象

天气现象的记录应符合规范中定义特征;有降水记录时,要注意降水起止时间与虹吸降水自记、自动站降水分钟数据的时间是否矛盾;霾、轻雾、浮尘等视程障碍现象要结合相对湿度、风、降水现象等判别记录。

图3 对流性云状记录

1.2 其他审核注意要点

自动气象业务系统只能对数据文件合法性进行检查,对于非定量的信息化资料,包括备注、气候概况、纪要栏、封面信息、传输日期、上跨降水资料日期等需进行人工审核。

1.3 质量控制码疑误信息处理

根据《地面气象观测数据文件格式》中规定质量控制段中的质量控制码用3位整数表示,百位表示台站级,十位表示省(地区)级,个位表示国家级。可用 0(正确)、1(可疑)、2(错误)、3(订正) 、4(修改)、8(缺测)、9(未作质量控制)代表。竞赛题目中质量控制码为“009”,表示该数据台站级、省(地区)级认为数据正确,国家级未作质量控制。而实际为台站初审,省级、国家级未作质量控制,质量控制码应修改为“099”。同时注意当台站观测数据有订正、修改、缺测时应检查相关质量控制码及更正数据段格式是否正确。

2 A文件计算机审核疑误信息处理

机审的内容主要包括文件数据格式检查和记录审核两大部分,即对文件的全部数据进行格式检查,对各记录及其相关性予以审核,并通过分析找出各类矛盾或不合理、不正常的记录,最终形成审核信息文件。格式检查是指对逐行记录、逐个数据进行检查。其检查项目包括,格式是否符合规定的要求,有多行、少行或非法字符,文件首部参数与台站参数表是否相符、要素方式位与首部参数是否一致。记录审核检查项目包括：找出各类矛盾或不合理、不正常的记录如雷击、标校、更换设备期间导致数据缺测或异常,降水跨月资料未填写等。

2.1 台站参数疑误信息处理

竞赛题目中格检审核A文件后出现了文件首部参数与冻土要素方式位不符(图4)。这类错误多因文件首部的自动气象站型号、观测项目索引与相应要素的方式位不一致所致,修改A文件的要素索引和冻土的方式位即可。

图4 数据文件首部参数与冻土要素方式位不符

2.2 A文件正点记录缺测处理

根据中国气象局下发的《地面气象观测规范技术问题解答第一号》中24条规定：若能获取非正点的分钟数据,优先考虑用正点前后10 min接近正点的记录来代替。具体作法是：若正点前10 min内有数据,则用正点前10 min接近正点的记录代替;若正点前10 min内的分钟数据也缺测,则用正点后10 min内接近正点的记录(除极值项和时累积值外)代替。竞赛题目中25日18：00本站气压缺测,则根据规定用自动气象站质量控制软件查取D：OSSMO 2004RestoreData目录下的“逐分钟地面数据文件(AWS＊.RTD)”选择对应时间文件,查得17：59843.9 hPa记录代替。

无法获得分钟数据的,或虽有分钟数据,但正点前10 min到正点后10 min内的分钟数据均缺测的要素,如有人工平行观测或补测的,用平行观测值或补测值代。无平行观测或补测的,气温、相对湿度、本站气压、地温按规定进行内插(内插可以跨日界)。其他要素除海平面气压、水汽压、露点温度用代替后的相关数据计算求得外,均不作内插,而作缺测处理。

3 J文件计算机审核疑误信息处理

3.1 分钟数据缺测处理

因自动站采集器被雷击、标校、更换自动站传感器,分钟数据不可避免地会出现缺测,竞赛中J文件审核后疑误信息记载为：5日20：00气温缺测与对应的A文件正点值(144)不一致,(图5)。根据中国气象局下发的《地面气象观测规范技术问题解答第一号》中23条规定：“当自动站每小时正点数据与该正点分钟数据不一致时,如确认正点分钟数据有误可用正点值代替”。则该分钟气温资料用气温正点值14.4℃代替。

图5 地面气象测报竞赛中分钟气温数据记录缺测

3.2 分钟数据有异常跳变值的处理

当某分钟记录与前后分钟记录比较有明显跳变,要结合人工站要素自记迹线和邻站自动站记录进行比较,如确认为野值的,则根据地面气象观测规范第20章,定时观测记录缺测时的处理方法对数据进行内插(风、降水量除外)。如测报技能竞赛中 31日20：51本站气压为840.3 hPa,20：52 本站气压为 842.3 hPa,20：53本站气压为840.3 hPa,(图6),20：52本站气压为842.3 hPa的数据就属明显跳变,则该分钟资料用前后分钟数据内插求得,为840.3 hPa。

图6 地面气象测报竞赛中分钟本站气压有跳变作内插处理

4 正确输入信息化文件的备注

不正常的信息化资料经处理修改后,还应根据封面、纪要、备注等文字说明,经加工整理后形成合格的月观测数据文件,作好备注的前提是熟悉测报各种技术规定,全面了解当月测报发生的不正常情况。

4.1 备注内容包括不完整记录的统计方法说明,站址迁移、站名改变、经纬度和海拔的变更;观测项目、方法和观测仪器的变动情况,包括执行业务规范、启用业务软件及升级等;台站周围环境变化情况,包括台站周围建筑物、道路、河流、湖泊、树木、绿化、土地利用、耕作制度、距城镇的方位距离等;仪器性能不良或安装不当,对记录代表性的影响情况,包括仪器标校或更换、滞后降水前置、地温传感器被积雪覆盖时间、蒸发皿水外溢、极值与正点值不一致、因障碍物影响日照记录等。

4.2 备注填写时要条理清楚,简明扼要,内容应包括数据记录不正常时间、影响的数据、发生的原因、数据处理和统计方法。如有更换仪器时应注明仪器号码、规格型号、厂家、检定有效日期。例如：竞赛题目中25日18：00本站气压缺测,用17：59 843.9 hPa记录代替的事项,备注格式：[25日]因气压传感器故障(原因),18：00本站气压正点数据缺测(时间、要素),用正点前10 min内的最接近正点的17：59 843.9 hPa的分钟数据代替(内容)。

4.3 同类型的备注内容应进行归并,如4日、24日有降水量滞后现象,可以在日期栏填写4-24,内容栏再分别填写将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 备注要严格按照《地面气象观测数据文件格式》规定执行。备注分“气象观测中一般备注事项记载”和“有关台站沿革变动情况记载”。一般备注事项是备注对观测质量有直接影响的原因或非迁站情况的台站周围环境变化等,对因周围障碍物的调整,如竞赛题目中观测场东南边有新增建筑物的情况(图7)应在“台站沿革变动情况记载”中备注,如错误转到“一般备注事项记载”会造成数据格式紊乱。

图7 观测场东南边有新增建筑物应在“台站沿革变动情况记载”中备注

5 结 语

本文主要列出了在地面气象测报技能竞赛中,计算机综合处理科目审核过程气象信息化A,J数据文件出现的可疑、缺测及数据格式的错误及解决办法。从以上审核疑误数据中,可以看出在对地面信息化资料处理过程中,探测人员不仅要熟练掌握地面气象规范及有关技术规定,严格按照地面气象测报业务软件操作流程进行数据维护,还要求知晓A,J文件的数据格式,掌握不正常记录的处理办法,认真对OSSMO程序格检A,J文件时的疑误信息进行人机综合分析,确保地面气象信息化资料的准确。

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社,2003.

[2] 中国气象局.地面气象观测数据文件和记录簿表格式[M].北京：气象出版社,2004.

[3] 中国气象局.地面气象测报业务系统软件操作手册[M].北京：气象出版社,2005.