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        寧夏高空規(guī)定等壓面風數(shù)據(jù)質(zhì)檢分析及評估

        2016-01-06 01:41:21智,林
        陜西氣象 2015年1期
        關鍵詞:質(zhì)量檢查寧夏評估

        張 智,林 莉

        (寧夏氣象防災減災重點實驗室,銀川 750002)

        寧夏高空規(guī)定等壓面風數(shù)據(jù)質(zhì)檢分析及評估

        張智,林莉

        (寧夏氣象防災減災重點實驗室,銀川750002)

        摘要:為解決高空資料完整性,進一步提高高空規(guī)定等壓面測風資料質(zhì)量,利用寧夏銀川探空站1981—2010年高空規(guī)定等壓面風數(shù)據(jù)錄入文件(簡稱GAAF文件)質(zhì)量檢查信息,分析了GAAF文件的數(shù)據(jù)質(zhì)量。結(jié)果表明:B01對比檢查疑誤信息占到疑誤信息總數(shù)的93.5%,是重點核查、修改、標注的內(nèi)容;B01文件對比檢查、相鄰層一致性檢查的疑誤信息在年際變化上呈波動減少的趨勢,2000年以后疑誤信息明顯減少;逐月變化、各層變化不明顯;B01錯主要原因是1981—1999年高空探測業(yè)務人工參與過程較多,操作過程中常出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取錯誤和數(shù)據(jù)錄入錯誤;公司錄入錯主要原因是PC-1500計算機打印紙紙張變質(zhì)、字跡淡化,造成數(shù)據(jù)誤讀、誤錄。通過質(zhì)量檢查,97.3%的疑誤信息經(jīng)核查人工錄入正確,疑誤信息均能進行合理標注,人工錄入數(shù)據(jù)的錯誤率僅為0.8‰,GAAF文件質(zhì)量可靠,可為氣象業(yè)務科研提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務。

        關鍵詞:高空資料;風數(shù)據(jù);質(zhì)量檢查;評估;寧夏

        氣象觀測資料的質(zhì)量直接關系到氣象預測預報業(yè)務的準確性。近年來,我國氣象工作者開始重視氣象觀測資料的質(zhì)量問題,但多偏重于地面氣象資料質(zhì)量問題的研究[1-6]。目前我國高空氣象觀測資料大部分是收集于實時高空觀測業(yè)務的探空報和測風報,由于歷史上報文處理時限緊、環(huán)節(jié)多等因素影響,高空氣象資料的精度、完整性和質(zhì)量狀況均受到一定程度的影響,翟盤茂等[7]、周尚河[8]、張素琴等[9]、劉芳霞等[10]雖然對我國部分高空氣象觀測資料質(zhì)量進行了研究,但我國高空氣象觀測資料的質(zhì)量問題還未解決。

        2012年中國氣象局下達“歷史高空氣象觀測記錄表數(shù)字化處理”建設任務,明確要求各省(市、區(qū))氣象局開展高表-13規(guī)定等壓面測風數(shù)據(jù)的錄入工作,以補充、完善我國高空歷史氣象觀測資料,解決高空歷史氣象資料的完整性問題。本文通過對寧夏銀川探空站規(guī)定等壓面測風數(shù)據(jù)錄入文件質(zhì)量檢查結(jié)果的分析,對錄入文件的完整性和準確性給出綜合評價,為氣象業(yè)務、氣象科研、應對氣候變化工作提供準確的基礎數(shù)據(jù)支持。

        1資料與方法

        利用寧夏銀川探空站1981—2010年高空規(guī)定等壓面風數(shù)據(jù)錄入文件(簡稱GAAF文件),使用中國氣象局預報與網(wǎng)絡司下發(fā)的“高空風數(shù)據(jù)錄入文件質(zhì)量檢查軟件”對GAAF文件進行格式檢查、界限值檢查、內(nèi)部一致性檢查、規(guī)定層時序檢查、相關數(shù)據(jù)源一致性檢查,經(jīng)質(zhì)量控制綜合判別后輸出8項質(zhì)量檢查疑誤信息,采用數(shù)理統(tǒng)計方法對8項質(zhì)量檢查疑誤信息進行分析評估。其中相關數(shù)據(jù)源一致性檢查主要是利用歷史上實時探空報、測風報生成的高空氣象資料格式數(shù)據(jù)(簡稱B01)進行對比檢查,該數(shù)據(jù)是質(zhì)量檢查中主要參考數(shù)據(jù)源。

        2質(zhì)檢疑誤信息分布

        從寧夏GAAF文件質(zhì)量檢查項目表(表1)中可以看到,在8項質(zhì)量檢查疑誤信息中,B01對比檢查疑誤信息最多,達14 220條,平均每年474.0條,占疑誤信息總數(shù)的93.5%;相鄰層一致性檢查疑誤信息次多,為980條,平均每年有32.7條,占疑誤信息總數(shù)的6.5%。因此,這兩項檢查的疑誤信息是寧夏GAAF文件重點核查、修改、標注的內(nèi)容。

        表1 寧夏GAAF文件質(zhì)量檢查項目表

        2.1相鄰層一致性檢查

        相鄰層一致性檢查是對相鄰規(guī)定層之間風向、風速的切變計算檢查,疑誤信息分為可疑、錯誤兩類。寧夏GAAF文件相鄰層一致性檢查疑誤信息為980條,其中風切變檢查錯誤有814條、錄入數(shù)據(jù)為非規(guī)定層數(shù)據(jù)錯有166條。因GAAF文件不需要非規(guī)定層風數(shù)據(jù),予以刪除后風切變檢查的可疑信息為809條,占全部疑誤信息的99.4%,平均每年有27.0條;錯誤信息為5條,占全部疑誤信息的0.6%,平均每年只有0.2條。

        寧夏GAAF文件相鄰層一致性檢查1981—2010年可疑信息呈波動減少的趨勢(圖1),1984年最多為55條,1997年最少為8條;1981—1990、1991—2000、2001—2010年平均每年可疑信息分別為30.5條、28.1條、22.3條,2001—2010年比1981—1990年年平均可疑信息減少了8.2條,說明隨著高空氣象探測技術(shù)的發(fā)展,能夠明顯減少數(shù)據(jù)錯誤。而錯誤信息除2002年出現(xiàn)4條、2005年出現(xiàn)1條以外,其他年份均未出現(xiàn)。

        圖1 1981—2010年寧夏GAAF文件相鄰層一致性檢查疑誤信息變化圖

        2.2B01對比檢查

        B01對比檢查是GAAF文件與B01中對應的規(guī)定等壓面、位勢高度、風向、風速的一致性檢查。寧夏GAAF文件B01對比檢查疑誤信息為14 220條,其中從數(shù)據(jù)種類看,風向疑誤信息為13 883條,占疑誤信息總數(shù)的97.6%;風速疑誤信息為337條,占疑誤信息總數(shù)的2.4%。從疑誤信息種類看,B01錯誤為13 980條,占疑誤信息總數(shù)的98.3%,平均每年有466.0條;公司錄入錯誤為240條,占疑誤信息總數(shù)的1.7%,平均每年有8.0條。

        2.2.1年際分布從疑誤信息逐年變化圖(圖2)中可以看到,風向與風速(圖2a)、B01錯誤與錄入錯誤(圖2b)的變化趨勢相近,除1994—1996年均異常偏多外,風向與風速、B01錯誤與錄入錯誤均呈波動減少的趨勢,且2000年以后均未再出現(xiàn)錯誤。

        圖2 1981—2010年寧夏GAAF文件B01對比檢查疑誤信息逐年變化圖

        造成這種年際分布的原因是1981年1月至1987年3月采用手工操作,需人工讀取仰角、方位角、斜距,計算得到各規(guī)定等壓面的風向、風速數(shù)據(jù);1987年4月至1999年12月使用PC-1500計算機,將人工讀取的仰角、方位角、斜距輸入PC-1500計算機后計算得到各規(guī)定等壓面的風向、風速數(shù)據(jù),其中1995年5月至1996年12月因雷達標定錯而造成上萬條錯誤;2000—2002年使用“高空氣象探測59-701微機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”、2003—2010年使用“L波段(1型)高空氣象探測系統(tǒng)”后探空和測風業(yè)務實現(xiàn)自動化,自動計算得到各規(guī)定等壓面的風向、風速數(shù)據(jù)。即1981—1999年高空探測業(yè)務由于人工參與過程較多、報文時效性強,人工操作過程中常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取錯誤和數(shù)據(jù)錄入錯誤,B01錯誤較多;2000—2010年以后高空探測業(yè)務實現(xiàn)自動化,B01錯誤減少為0。

        2.2.2月際分布從疑誤信息逐月變化圖(圖3)中看到,B01錯誤月際變化比較明顯,5—12月平均錯誤明顯多于1—4月,8月最多為50.4條,7月次多為48.8條;2月最少為22.7條,1月次少為23.2條。公司錄入錯誤月際變化不明顯,1月、2月、7月平均錯誤最多為0.9個,3月最少為0.3個。

        圖3 1981—2010年寧夏GAAF文件B01對比檢查疑誤信息逐月變化圖

        通過核查原始高空氣象觀測記錄表,B01錯誤的原因是1995年5月至1996年12月因雷達標定錯而造成13 356條錯誤,占B01錯誤總數(shù)的95.5%,平均每月667.8條。通過將測風記錄方位角增加9.6°標定偏差,并根據(jù)規(guī)定等壓面時間重新計算測風記錄后,B01錯誤減少了13 174條,僅有182條錯誤,占B01錯誤總數(shù)的1.3%;雷達訂正后B01錯誤6月、8月最多為2.3條,11月最少為0.8條(圖3);公司錄入錯誤的主要原因是1987年4月至1999年12月PC-1500計算機打印的測風記錄因存放時間長,紙張已出現(xiàn)不同程度的變質(zhì)、字跡淡化,造成數(shù)據(jù)識別困難而誤讀、誤錄[11]。

        2.2.3各層分布從疑誤信息各層變化圖(圖4)上看,B01錯誤最多出現(xiàn)在30 hPa為70條,700、300、70、50 hPa均在60條以上;B01錯誤最少出現(xiàn)在10 hPa僅為1條,次少出現(xiàn)在地面為3條。錄入錯誤最多出現(xiàn)在850 hPa為26條,400、200、70 hPa均出現(xiàn)20條以上;最少出現(xiàn)在地面和10 hPa均為2條。

        圖4 1981—2010年寧夏GAAF文件B01對比檢查疑誤信息各層變化圖

        3質(zhì)量評估

        通過質(zhì)量檢查,寧夏GAAF文件8種疑誤信息(表2)中,雷達標定錯最多達13 356條,占總數(shù)的87.8%;風切變檢查錯次多為814條,占總數(shù)的5.4%。文件缺失錯最少僅為1條;報文解碼錯次少僅25條,占總數(shù)的0.2%。從核查結(jié)果可以看到,風切變檢查錯、雷達標定錯、實時報文錯、原始報文錯、報文解碼錯合計為14 794條(占總數(shù)的97.3%),但經(jīng)核查,GAAF文件中錄入的對應風數(shù)據(jù)均正確,可合理標注;公司錄入錯為240條,僅占總數(shù)1.6%,修改后均正確;非規(guī)定層數(shù)據(jù)錯為166條,刪除GAAF文件中對應數(shù)據(jù)后均正確。

        經(jīng)統(tǒng)計,質(zhì)量檢查前寧夏GAAF文件有風數(shù)據(jù)304 998條,檢查出疑誤信息15 201條,疑誤率為5.0%,公司錄入錯有240條,錄入錯誤率僅為0.8‰;質(zhì)量檢查后有風數(shù)據(jù)305 542條,補充錄入了710條,比質(zhì)量檢查前增多了0.2%。說明通過質(zhì)量檢查,不僅寧夏GAAF文件中風數(shù)據(jù)增多,而且各規(guī)定等壓面風數(shù)據(jù)的錄入錯誤率很低,GAAF文件的質(zhì)量可靠。

        表2 1981—2010年寧夏GAAF文件質(zhì)量檢查疑誤信息統(tǒng)計表

        4結(jié)論與討論

        (1)寧夏GAAF文件8項質(zhì)量檢查疑誤信息中,B01對比檢查疑誤信息最多達14 220條,占總數(shù)的93.5%;相鄰層一致性檢查疑誤信息次多為980條,占總數(shù)的6.5%。這兩項檢查的疑誤信息是重點核查、修改、標注的內(nèi)容。

        (2)相鄰層一致性檢查疑誤信息的年際變化呈波動減少的趨勢,2001—2010年比1981—1990年年平均減少了8.2條。說明隨著高空氣象探測技術(shù)的提高、高空氣象探測業(yè)務的自動化,高空氣象探測數(shù)據(jù)的質(zhì)量明顯提高,錯誤數(shù)據(jù)明顯減少。

        (3)B01對比檢查疑誤信息中B01錯誤占總數(shù)的98.3%,公司錄入錯誤占總數(shù)的1.7%;年際變化上B01錯誤與錄入錯誤變化趨勢相近,均呈波動減少的趨勢;月際變化和各層次變化均不明顯。B01錯誤主要原因是1981—1999年高空探測業(yè)務人工參與過程較多、操作過程中常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取錯誤和數(shù)據(jù)錄入錯誤;公司錄入錯誤主要原因是1987年4月至1999年12月使用PC-1500計算機,因打印紙存放時間長出現(xiàn)紙張變質(zhì)、字跡淡化,造成數(shù)據(jù)識別困難而誤讀、誤錄。

        (4)通過質(zhì)量檢查,寧夏GAAF文件8種疑誤信息中風切變檢查錯、雷達標定錯、實時報文錯、原始報文錯、報文解碼錯占總數(shù)的97.3%,經(jīng)核查錄入的風數(shù)據(jù)均正確,均能合理標注;公司錄入錯誤率僅為0.8‰,GAAF文件的質(zhì)量可靠。

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        文章編號:1006-4354(2015)01-0026-04

        收稿日期:2014-08-05

        作者簡介:張智(1967—),男,漢族,山東泰安人,學士,高級工程師,主要從事氣候研究。

        基金項目:中國氣象局“氣候變化應對決策支撐系統(tǒng)工程—歷史高空氣象觀測記錄表數(shù)字化處理”

        中圖分類號:P416.3

        文獻標識碼:A

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