新型自动气象站异常数据的处理方法分析

宋莹华+吴忠振

摘 要：该文针对安装使用新型自动站和原有自动站双轨运行的气象台站，各气象观测要素数据出现异常或缺测时的代替处理方法进行了归纳总结，以期对台站日常值班工作起到指导作用。

关键词：自动站；异常数据；处理方法

中图分类号 P415.12 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）07-0156-03

Abstract：Aiming at meteorological station with new automatic station and original station，when the meteorological data is abnormal or shortage，the data processing methods were summarized in order to play a guiding role in the daily work of the station.

Key words：Automatic station；Abnormal data；Processing method

随着地面气象观测自动化业务的不断发展，新型自动站在山东省气象台站陆续安装使用，与台站已运行的老自动站实现双轨运行，使观测业务更趋向于全自动化。临沂市观测站于2015年12月1日正式运行DZZ4新型自动站和ISOS地面气象综合业务系统软件，实现了以新型自动站（DZZ4型）为主，老自动站（CAWS600-B型）为备份的双轨运行方式。自动观测项目有气温、相对湿度、气压、风向风速、降水、0～360cm地温、能见度等，气温、相对湿度、气压、风向风速、地温等各观测要素人工观测仪器已按规定撤除，在新型站仪器故障或数据异常时，可以用备份站数据代替。

1 异常数据的判断

日常观测值班时，应每1h查看自动站数据，并与备份自动站观测数据进行对比，当发现某要素数据相差较大时，应及时检查数据是否有异常。也可以查看SMO软件采集界面观测要素的连续曲线图，判断分钟数据是否正常。在采集界面各要素的显示数据右边，有曲线图标，分别点击就可以看到对应数据的2h内变化曲线，据此可以判断数据变化是否正常连续。还可通过ASOM系统判断异常数据。登陆综合气象观测系统运行监控平台，点击运行监控-数据监控-多站单要素曲线图，选择需要对比台站的时间范围、添加需要对比的台站，再选择对比的要素，点击查询即可弹出对比台站所选要素的曲线图，如果各台站曲线图变化一致，说明数据正常，如果本站曲线明显偏高或偏低，或曲线有明显的急升急降现象，则判断为异常数据。

2 异常记录处理原则[1]

（1）白天正点记录异常时，3次定时观测时次（指08：00、14：00、20：00）的记录应及时处理，其他正点时次的记录应在下一定时观测前完成修改、上传。夜间正点记录异常时，应在当日10：00前完成修改上传。若夜间异常数据影响到08：00、09：00记录，应在10：00前对08：00、09：00相应记录进行修改上传。

（2）已实现自动观测的气温、相对湿度、风向、风速、气压、地温记录异常时，正点时次的记录按照正点前10min内（51-00分）接近正点的正常记录、正点后10min内（01～10分）接近正点的正常记录、备份自动站记录、内插记录的顺序代替。其中风向风速异常时均不能内插，瞬时风向、风速异常时按缺测处理。

（3）無自动记录可代替时，仅在定时观测时次正点后10min内，对气温、相对湿度、风向、风速、气压、降水、能见度、地温（草温除外）进行人工补测，其他时次按缺测处理。若某要素人工观测仪器已按规定撤除或超过正点后10min，则该要素不再人工补测。

（4）分钟数据异常时均缺测处理，不内插，不用备份自动站记录代替。因分钟数据异常造成加密数据文件错误时，加密数据文件不做订正处理。

（5）连续2个或以上时次数据缺测时，不能内插，仍按缺测处理。内插可以跨日界。

（6）自动站每1h正点数据与分钟数据不一致时，一般维持原记录。若确认正点数据有误，可用该正点的分钟数据代替，若确认正点的分钟数据有误，可用正点值代替。

（7）4次平均值和24次平均值可以互相代替。

（8）自动站降水量、日照时值有缺测时，日总量按缺测处理。

（9）各异常记录的处理情况应在备注栏注明，并在MDOS系统平台中填报。

3 具体要素异常的处理

3.1 气温和相对湿度 （1）气温缺测相对湿度正常时，水汽压和露点温度用前/后10min、备份站代替或内插求得的代替后气温与自动站相对湿度进行反查求得。（2）自动站相对湿度缺测而气温正常，需用自动站气温与代替后的相对湿度进行反查求得水汽压和露点温度。（3）气温与湿度均缺测时，用前/后10min数据或备份站数据或内插记录的顺序代替气温、相对湿度，并反查水汽压、露点温度，不能代替时，均按缺测处理。以上数据用前/后10min数据代替时，在正点观测编报界面，点击观测时间下面的“代缺”，出现“正点前/后10min自动观测数据”，如图1，双击需要代替的气温或相对湿度分钟数据栏，点替换即可。用备份站数据或内插记录代替时，在正点观测编报界面，输入备份站正点数据或内插记录即可，替换或修改后的数据栏显示为黄色。需要反查水汽压和露点温度时，可利用地面观测业务软件（MOI）工具菜单中的“要素计算”，在干球温度数据栏输入温度值，在湿球温度数据栏输入加U的湿度数据，点击计算按钮，即可求得对应的水汽压和露点温度。

3.2 风向风速 正点2min和10min风向风速缺测时分别用相应的2min和10min数据代替，不能互相代。用正点前/后10min接近正点的数据代替，其前推的相应时段内必须有正确数据[2]。否则用备份站数据代替。如：某日09：00的2min风速数据缺测，用08：57的2min数据代时，08：56和08：57都必须有正常分钟数据。10min数据缺测，用08：57的10min数据代时，08：48—08：57必须有正常的分钟数据。正点瞬时风向风速异常时按缺测处理，不能用备份站数据代替。所有风数据缺测不能代替时，人工观测仪器已撤除的台站需目测2min风向风速，风向按8个方位估计，其他风数据按缺测处理。风速记录缺测但有风向时，风向也按缺测处理，有风速无风向时，则风速照记，风向记缺测。

3.3 气压 正点气压数据不正常时，用前/后10min数据代替，其操作方法与气温相同。用备份站记录代替，2个气压传感器感应部分高度一致，可以直接输入代替，2个气压传感器感应部分高度不一致，用高度差订正公式将代替的本站气压订正到现用自动站气压传感器高度上来，输入到气压数据栏，再以此计算海平面气压[3]。

3.4 降水量 夏季非结冰期使用翻斗雨量传感器作为降水量采集仪器，称重式雨量传感器、备份自动站翻斗式雨量传感器作为备份仪器。冬季结冰期使用称重式雨量传感器测量降水，翻斗雨量传感器和备份站翻斗仪器停用。降水量记录异常时，非结冰期，用称重式雨量传感器、备份自动站翻斗式雨量传感器顺序代替，结冰期则用人工观测雨量筒记录代替。定时观测时次，在正点观测编报界面，点击“降水量替代”按钮，出现小时降水量、翻斗降水量和称重降水量数据，如图2，非结冰期小时降水量取自翻斗降水量，翻斗降水量数据异常时双击需要代替的称重降水量数据，点保存即可代替。用备份站降水量代替时，将备份站小时降水量数据输入到定时降水栏即可。结冰期用人工定时观测雨量数据代替时，在正点观测编报界面，点击小时降水量后面的“修改”按钮，出现小时内分钟降水量界面，如图3，将故障时段内的小时、分钟雨量删除按缺测处理，然后在6h降水栏（08：00正点在12h降水栏）输入人工定时观测降水数据。出现微量降水时，正点观测编报时次08：00在12h降水栏内输入00，14：00和20：00在6h降水栏输00。

降水量记录异常的其他情况：（1）无降水现象，因其他原因（昆虫、风、沙尘、树叶、人工调试等）或自动站故障造成多余记录时，在正点观测编报界面，点击小时降水量后面的“修改”按钮（图3），删除该时段内的分钟和小时降水量，并在值班日记中说明。（2）降水现象停止后，仍有降水量，若能判断为滞后（滞后时间不超过2h），可将该量累加到降水停止的那分钟和小时时段内，否则将该量删除。夜间（20：00—08：00）能够判断为滞后降水的，按前述处理；无法判断的，按正常处理。（3）称重式雨量传感器在降水过程中，伴随有沙尘、树叶等杂物时，按正常降水记录处理，液态降水溢出或固态降水堆至口沿以上，或降水过程中取水，则该时段降水按缺测处理。（4）称重式雨量传感器承水口内沿堆有积雪或雨凇时，应及时清理到收集容器内。由此产生的异常數据，若能判断降水结束时间的，加入到降水结束的时次，该时次降水时段内的分钟数据按缺测处理；不能判断降水结束时间的，加入到有降水量的最后一个时次，该时次内分钟数据按缺测处理。无降水时，沙尘、树叶等杂物或偶然跳变造成的降水数据应及时删除。以上降水数据的处理均在图3界面内修改删除即可。（5）若因某时段降水数据异常而影响“15时段年最大降水量”及相应的开始时间挑选时，若相应时段的备份自动站降水数据正常，需将备份自动站挑取的“降水量、出现次数和开始时间”替换到现用站的年报表中。

3.5 能见度 能见度缺测时，非定时观测时次的正点数据中所有能见度数据均按缺测处理，定时观测时次进行人工补测。人工观测值存入Z文件CW段能见度和VV段10min平均能见度，其他VV段自动能见度数据按缺测处理，A文件中使用人工观测值，须在备注栏说明。此种情况下，允许能见度记录值与天气现象之间的不匹配。具体操作为在正点观测编报界面，人工观测值（以0.1km为单位，第二位小数舍去）输入到能见度栏，以m为单位输入到10min能见度栏内，其他栏按缺测处理，输“-”。能见度自动记录缺测时不做内插处理，不用正点前后10min接近正点的记录代替。

4 结语

以上是针对新型自动站各要素采集数据异常时，对相应的代替处理方法进行总结介绍，在定时和非定时时次数据缺测时，观测员首先要清楚可以用哪些数据代替，其次是明确数据代替的优先顺序，最后是熟练掌握数据代替的软件操作方法，以便在规定时间内完成操作，及时准确的上传数据。

参考文献

[1]中国气象局综合观测司.地面气象观测业务技术规定（2016版）[S].2016.

[2]王燕，宋佳.自动气象站异常数据的判断及处理方法分析[J].山东气象，2014（4）：75-79.

[3]黄思源，张志龙.地面气象观测综合技术问答[M].北京：气象出版社，2015.

（责编：张宏民）