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

在地面氣象自動業(yè)務系統(tǒng)已運行多年的大背景下,管理部門對地面氣象信息化資料的準確性、時效性、完整性提出了更高的要求,許多觀測員因審核經(jīng)驗不足、疑誤信息處理能力不夠而很難適應。積極引導觀測業(yè)務隊伍知識結構由傳統(tǒng)的觀云測天向高效探測和信息化數(shù)據(jù)綜合處理方向轉化,提高地面氣象探測技術人員對新技術發(fā)展要求的適應能力已是當務之急。筆者以地面氣象測報技能競賽題中的計算機綜合處理試題為實例,根據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》[1]、《地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式》[2]、《地面氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件操作手冊》[3]、《地面氣象觀測規(guī)范技術問題解答第一號》等技術規(guī)定,試圖科學、合理地對地面氣象信息化A,J數(shù)據(jù)文件的人工和計算機審核疑誤信息進行分析說明,并對如何正確處理做深入探析,希冀能讓探測員從中有所裨益,提高對數(shù)據(jù)文件中不正常記錄的分析、處理能力,為公共氣象服務能力和氣象預報預測準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,如閃電不應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、錯記,主要是記錄有缺測及處理未備注,紀要欄多記飛行云跡,氣候概況中平均氣溫要素值錯誤;質量控制碼錯等。

1.1 云、能見度、天氣現(xiàn)象記錄的處理和審核要點

1.1.1 記錄分析處理

從以下氣象地面測報技能競賽中天氣現(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日輕霧不應記錄在雨之前,26日閃電不應記錄在雷暴和陣雨之間,27日雪不可能發(fā)生,30日露不應記錄在雨之前等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),而無對應的對流性云狀配合的2處錯誤。

1.1.2 審核要點

自動氣象業(yè)務系統(tǒng)投入單軌運行后,使用OSSMO 2004版測報業(yè)務軟件,有效地提高了數(shù)據(jù)的準確性。但計算機僅對地面信息化文件中部分氣象要素數(shù)據(jù)與格式進行審核,而對于云、能見度、天氣現(xiàn)象之間是否合理配合無法完整審核,因此在完成地面信息化文件機審的同時要利用各氣象要素的演變規(guī)律和趨勢進行人工審核。如天氣現(xiàn)象夜間欄轉白天欄的順序接轉;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、云狀與日照時數(shù)的配合。

圖1 地面氣象測報競賽中天氣現(xiàn)象的5處錯誤記錄

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)象應互相配合。能見度＜10.0 km,應有輕霧、霾、煙幕、揚沙等天氣現(xiàn)象記錄,能見度＜1.0 km,應有霧、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)象的記錄應符合規(guī)范中定義特征;有降水記錄時,要注意降水起止時間與虹吸降水自記、自動站降水分鐘數(shù)據(jù)的時間是否矛盾;霾、輕霧、浮塵等視程障礙現(xiàn)象要結合相對濕度、風、降水現(xiàn)象等判別記錄。

圖3 對流性云狀記錄

1.2 其他審核注意要點

自動氣象業(yè)務系統(tǒng)只能對數(shù)據(jù)文件合法性進行檢查,對于非定量的信息化資料,包括備注、氣候概況、紀要欄、封面信息、傳輸日期、上跨降水資料日期等需進行人工審核。

1.3 質量控制碼疑誤信息處理

根據(jù)《地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件格式》中規(guī)定質量控制段中的質量控制碼用3位整數(shù)表示,百位表示臺站級,十位表示省(地區(qū))級,個位表示國家級?？捎?0(正確)、1(可疑)、2(錯誤)、3(訂正) 、4(修改)、8(缺測)、9(未作質量控制)代表。競賽題目中質量控制碼為“009”,表示該數(shù)據(jù)臺站級、省(地區(qū))級認為數(shù)據(jù)正確,國家級未作質量控制。而實際為臺站初審,省級、國家級未作質量控制,質量控制碼應修改為“099”。同時注意當臺站觀測數(shù)據(jù)有訂正、修改、缺測時應檢查相關質量控制碼及更正數(shù)據(jù)段格式是否正確。

2 A文件計算機審核疑誤信息處理

機審的內容主要包括文件數(shù)據(jù)格式檢查和記錄審核兩大部分,即對文件的全部數(shù)據(jù)進行格式檢查,對各記錄及其相關性予以審核,并通過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。格式檢查是指對逐行記錄、逐個數(shù)據(jù)進行檢查。其檢查項目包括,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。記錄審核檢查項目包括：找出各類矛盾或不合理、不正常的記錄如雷擊、標校、更換設備期間導致數(shù)據(jù)缺測或異常,降水跨月資料未填寫等。

2.1 臺站參數(shù)疑誤信息處理

競賽題目中格檢審核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)。這類錯誤多因文件首部的自動氣象站型號、觀測項目索引與相應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文件正點記錄缺測處理

根據(jù)中國氣象局下發(fā)的《地面氣象觀測規(guī)范技術問題解答第一號》中24條規(guī)定：若能獲取非正點的分鐘數(shù)據(jù),優(yōu)先考慮用正點前后10 min接近正點的記錄來代替。具體作法是：若正點前10 min內有數(shù)據(jù),則用正點前10 min接近正點的記錄代替;若正點前10 min內的分鐘數(shù)據(jù)也缺測,則用正點后10 min內接近正點的記錄(除極值項和時累積值外)代替。競賽題目中25日18：00本站氣壓缺測,則根據(jù)規(guī)定用自動氣象站質量控制軟件查取D：OSSMO 2004RestoreData目錄下的“逐分鐘地面數(shù)據(jù)文件(AWS＊.RTD)”選擇對應時間文件,查得17：59843.9 hPa記錄代替。

無法獲得分鐘數(shù)據(jù)的,或雖有分鐘數(shù)據(jù),但正點前10 min到正點后10 min內的分鐘數(shù)據(jù)均缺測的要素,如有人工平行觀測或補測的,用平行觀測值或補測值代。無平行觀測或補測的,氣溫、相對濕度、本站氣壓、地溫按規(guī)定進行內插(內插可以跨日界)。其他要素除海平面氣壓、水汽壓、露點溫度用代替后的相關數(shù)據(jù)計算求得外,均不作內插,而作缺測處理。

3 J文件計算機審核疑誤信息處理

3.1 分鐘數(shù)據(jù)缺測處理

因自動站采集器被雷擊、標校、更換自動站傳感器,分鐘數(shù)據(jù)不可避免地會出現(xiàn)缺測,競賽中J文件審核后疑誤信息記載為：5日20：00氣溫缺測與對應的A文件正點值(144)不一致,(圖5)。根據(jù)中國氣象局下發(fā)的《地面氣象觀測規(guī)范技術問題解答第一號》中23條規(guī)定：“當自動站每小時正點數(shù)據(jù)與該正點分鐘數(shù)據(jù)不一致時,如確認正點分鐘數(shù)據(jù)有誤可用正點值代替”。則該分鐘氣溫資料用氣溫正點值14.4℃代替。

圖5 地面氣象測報競賽中分鐘氣溫數(shù)據(jù)記錄缺測

3.2 分鐘數(shù)據(jù)有異常跳變值的處理

當某分鐘記錄與前后分鐘記錄比較有明顯跳變,要結合人工站要素自記跡線和鄰站自動站記錄進行比較,如確認為野值的,則根據(jù)地面氣象觀測規(guī)范第20章,定時觀測記錄缺測時的處理方法對數(shù)據(jù)進行內插(風、降水量除外)。如測報技能競賽中 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)內插求得,為840.3 hPa。

圖6 地面氣象測報競賽中分鐘本站氣壓有跳變作內插處理

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,還應根據(jù)封面、紀要、備注等文字說明,經(jīng)加工整理后形成合格的月觀測數(shù)據(jù)文件,作好備注的前提是熟悉測報各種技術規(guī)定,全面了解當月測報發(fā)生的不正常情況。

4.1 備注內容包括不完整記錄的統(tǒng)計方法說明,站址遷移、站名改變、經(jīng)緯度和海拔的變更;觀測項目、方法和觀測儀器的變動情況,包括執(zhí)行業(yè)務規(guī)范、啟用業(yè)務軟件及升級等;臺站周圍環(huán)境變化情況,包括臺站周圍建筑物、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,對記錄代表性的影響情況,包括儀器標?；蚋鼡Q、滯后降水前置、地溫傳感器被積雪覆蓋時間、蒸發(fā)皿水外溢、極值與正點值不一致、因障礙物影響日照記錄等。

4.2 備注填寫時要條理清楚,簡明扼要,內容應包括數(shù)據(jù)記錄不正常時間、影響的數(shù)據(jù)、發(fā)生的原因、數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計方法。如有更換儀器時應注明儀器號碼、規(guī)格型號、廠家、檢定有效日期。例如：競賽題目中25日18：00本站氣壓缺測,用17：59 843.9 hPa記錄代替的事項,備注格式：[25日]因氣壓傳感器故障(原因),18：00本站氣壓正點數(shù)據(jù)缺測(時間、要素),用正點前10 min內的最接近正點的17：59 843.9 hPa的分鐘數(shù)據(jù)代替(內容)。

4.3 同類型的備注內容應進行歸并,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 備注要嚴格按照《地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件格式》規(guī)定執(zhí)行。備注分“氣象觀測中一般備注事項記載”和“有關臺站沿革變動情況記載”。一般備注事項是備注對觀測質量有直接影響的原因或非遷站情況的臺站周圍環(huán)境變化等,對因周圍障礙物的調整,如競賽題目中觀測場東南邊有新增建筑物的情況(圖7)應在“臺站沿革變動情況記載”中備注,如錯誤轉到“一般備注事項記載”會造成數(shù)據(jù)格式紊亂。

圖7 觀測場東南邊有新增建筑物應在“臺站沿革變動情況記載”中備注

5 結 語

本文主要列出了在地面氣象測報技能競賽中,計算機綜合處理科目審核過程氣象信息化A,J數(shù)據(jù)文件出現(xiàn)的可疑、缺測及數(shù)據(jù)格式的錯誤及解決辦法。從以上審核疑誤數(shù)據(jù)中,可以看出在對地面信息化資料處理過程中,探測人員不僅要熟練掌握地面氣象規(guī)范及有關技術規(guī)定,嚴格按照地面氣象測報業(yè)務軟件操作流程進行數(shù)據(jù)維護,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,認真對OSSMO程序格檢A,J文件時的疑誤信息進行人機綜合分析,確保地面氣象信息化資料的準確。

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

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

[3] 中國氣象局.地面氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件操作手冊[M].北京：氣象出版社,2005.