周英 袁久坤

摘 要：隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進，萬州區(qū)先后建成了89個自動氣象站，大大增加了氣象資料的空間、時間密度，能獲取較為精細的地面氣象觀測資料，實現(xiàn)對短時突發(fā)性和局地性災(zāi)害天氣的實時、連續(xù)監(jiān)測。通過對這些區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制及其整理分析，可以清楚地了解整個萬州的氣溫、降水量等氣象要素的分布情況、變化規(guī)律，為氣象服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)事活動、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃等提供真實可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：區(qū)域自動站；資料；整編；分析

中圖分類號：P415.1+2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0186-03

隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加快，近年來萬州先后建成自動氣象站89個，各監(jiān)測站點平均間距6.16KM，每個鎮(zhèn)鄉(xiāng)至少有1個觀測站點，實現(xiàn)了氣象要素連續(xù)動態(tài)實時監(jiān)測。

由于受觀測設(shè)備、觀測環(huán)境等因素影響，監(jiān)測資料的代表性、準確性、比較性也受到了一定的影響。為進一步更好地獲取精細的地面氣象觀測資料，實現(xiàn)對短時突發(fā)性和局地性災(zāi)害天氣的實時、連續(xù)監(jiān)測，為開展精細化氣象預(yù)報和科研提供綜合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需要對區(qū)域自動站資料先通過質(zhì)量控制后再進行統(tǒng)計整編，以便為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃進行訂正，編制更加精細化的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學依據(jù)，最大限度地降低農(nóng)業(yè)風險。

1 區(qū)域站資料收集

本文主要是通過重慶市氣象信息共享平臺→自動站資料A/J文件手工生成平臺，按區(qū)域進行不同站點不同時間的A/J文件下載。

2 區(qū)域站資料質(zhì)量控制

在進行區(qū)域站資料統(tǒng)計整編前，可利用地面氣象測報業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件（OSSMO 2004）和安徽報表審核軟件（CDQC）以及人機交互審核對各站各月的A/J文件進行質(zhì)量控制，在進行質(zhì)量控制前必須對A/J文件進行處理后才能加載。

2.1 A/J文件處理

2.1.1 A/J文件格式處理

由于平臺上下載的手工生成的A/J文件是未進行質(zhì)量控制的原始數(shù)據(jù)文件，且大部分不能用OSSMO軟件直接讀出，有些在格式上還需進行處理，比如A/J文件首行參數(shù)的觀測場拔海高度、氣壓感應(yīng)器拔海高度單位錯誤，均應(yīng)修改成單位以“0.1m”進行記錄。觀測方式和測站類別（S11）應(yīng)修改成S15[1]，如圖1、圖2所示。

2.1.2 A文件要素處理

為便于對資料進行年度整理統(tǒng)計，利用月數(shù)據(jù)文件（A文件）生成年報表數(shù)據(jù)文件（Y文件）進行統(tǒng)計，由于部分區(qū)域站為兩要素，要素太少，不能直接生成Y文件，需要對月數(shù)據(jù)文件A文件進行要素添加。通過對比發(fā)現(xiàn)，四要素的A文件能生成Y文件，故只需對兩要素的所有A文件風向風速段進行風向風速模擬數(shù)據(jù)追加，同時將首行參數(shù)的觀測項目標識組中風要素的標識碼0修改為1，然后進行統(tǒng)計，統(tǒng)計完后忽略追加的模擬數(shù)據(jù)。

2.2 A/J文件質(zhì)量控制

2.2.1 質(zhì)量控制方法

首先建立精細化的審核規(guī)則庫，主要是根據(jù)各種質(zhì)量控制方法建立閾值和質(zhì)控標準。地面氣象資料的質(zhì)量控制技術(shù)方法主要是根據(jù)天氣學、氣象學、氣候?qū)W原理，以及氣象要素的時間、空間的變化規(guī)律和各氣象要素間相互聯(lián)系的規(guī)律，從而分析氣象資料是否正確，其方法主要包括：氣候界限值檢查、氣候極值檢查、內(nèi)部一致性檢查、時間一致性檢查、相關(guān)要素綜合判斷檢查及人機交互檢查等[2]。

（1）氣候界限值檢查。氣候界限值檢查主要是檢查氣象要素值是否超出其臨界值范圍。超出其臨界值范圍的氣象要素值則視為錯誤的記錄，應(yīng)予以剔除。

（2）氣候極值檢查。氣候極值是指在固定的氣象臺站歷史上曾出現(xiàn)過的氣象要素的最大值或最小值，或者是在一定時間范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率很小的氣象記錄。對于超出氣候極值的數(shù)據(jù)應(yīng)視為可疑數(shù)據(jù)，再進行相關(guān)要素綜合判斷檢查。

（3）內(nèi)部一致性檢查。由于同一時間氣象要素之間的關(guān)系具有一定的物理聯(lián)系，根據(jù)此特性，內(nèi)部一致性檢查主要是針對同一測站同一時間的同類氣象要素或不同氣象素觀測值之間的物理關(guān)系進行檢查，從而判斷數(shù)據(jù)是否異常[5]。同一時間氣象要素記錄之間的關(guān)系應(yīng)符合一定的物理聯(lián)系，如：各要素的正點觀測數(shù)據(jù)應(yīng)小于或等于日最大值，同時大于或等于日最小值。極大風速≥最大風速，極大風速≥瞬時風速，極大風速≥平均風速。不同要素中某些氣象要素之間有著緊密聯(lián)系，比如若風向為C時，則風速應(yīng)為≤0.2m/s；若風速為0.0時，則風向應(yīng)為C。

（4）時間一致性檢查。時間一致性檢查包括最大變率檢查和最小變率檢查。氣象要素變化的最大變率檢查是檢查在一定的時間間隔內(nèi)，各氣象記錄是否超出一定時間間隔內(nèi)的最大波動值范圍。最小變率檢查是從氣象要素時間變化率的另一角度檢查觀測值的合理性，主要是檢查因儀器失靈或其它故障而引起的觀測值的不變或是變化太小。時間一致性檢查主要是針對在時間上的相關(guān)性較高的氣象要素進行檢查。

2.2.2 疑誤記錄處理方法

根據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》[5]及《地面氣象觀測規(guī)范》技術(shù)問題綜合解答（第1號）常用的有以下幾種處理方法。

（1）氣壓、氣溫、相對濕度、地溫異常值的處理：某一正點數(shù)據(jù)異常時，用前、后兩正點數(shù)據(jù)內(nèi)插求得，按正常數(shù)據(jù)統(tǒng)計；若連續(xù)兩個或以上正點數(shù)據(jù)異常時，按缺測處理。一日中，自動觀測記錄有部分缺測時，如果能夠判斷所缺記錄對該日日極值有影響，則該日日極值作缺，若無影響，則該日日極值從其它正常時次記錄中挑取。

（2）風、降水量異常值的處理：當某一正點數(shù)據(jù)缺測時，按缺測處理。對于風的日極值，若能夠判斷所缺記錄對該日日極值有影響，則該日日極值作缺，若無影響，則該日日極值正常挑取。對于降水量，若能判斷為因其它原因（螞蟻、風、人工調(diào)試等）或自動站故障而多記錄時，應(yīng)刪除該時段內(nèi)的分鐘和小時降水量。

3 區(qū)域站資料統(tǒng)計整編

鑒于萬州境內(nèi)各區(qū)域站要素絕大部分為氣溫、降水、風向、風速，且年限較短，根據(jù)日常服務(wù)需要，本文只列舉以上幾個要素的統(tǒng)計整編方法及其主要內(nèi)容。

統(tǒng)計整編項目：

3.1 氣溫

統(tǒng)計整編歷年各月逐候平均、逐旬平均、月平均、月平均最高/最低、月極端最高/最低及其出現(xiàn)日期，年平均、年平均最高/最低、年極端最高/最低及其出現(xiàn)月份、日期等。

3.2 降水

統(tǒng)計整編歷年各月逐候總量、逐旬總量、月總量、日最大及其出現(xiàn)日期、年總量、日最大及其出現(xiàn)月份、日期；各級降水日數(shù)（≥0.1、1.0、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、150.0）；各時段年最大降水量（5、10、15、20、30、45、60、90、120、180、240、360、540、720、1440分鐘）；歷年各月最長連續(xù)降水日數(shù)、降水量和起止月份、日期，年最長連續(xù)降水日數(shù)、降水量和起止年、月、日；歷年各月最長連續(xù)無降水日數(shù)和起止月份、日期，年最長連續(xù)無降水日數(shù)和起止年、月、日等。

3.3 風向風速

統(tǒng)計整編歷年各月平均風速、年平均風速、各月（年）最大風速及風向和出現(xiàn)時間、各月（年）極大風速及風向和出現(xiàn)時間，各月（年）最多風向及出現(xiàn)頻率等。

4 萬州區(qū)域自動站與國家級臺站資料對比分析

萬州境內(nèi)地勢復(fù)雜，海拔相差較大，且各區(qū)域站建站時間不一致，資料缺失較多，根據(jù)地理位置環(huán)境等條件分別在長江南岸和北岸選取資料完整度較高的2個站，高海拔和低海拔各選一個代表站進行分析。其中長江北岸代表站為余家站（海拔310.0米）、孫家站（海拔966.0米），長江南岸代表站為新田站（海拔266.0米）、白土站（海拔930.5米）。

因各區(qū)域代表站2011年以來的資料比較完整，所以該研究主要用2011～2014年氣象資料與萬州國家基本氣象站（萬州站）同時段資料進行對比分析。區(qū)域自動站大多為2要素站，但是每一個站點都有氣溫與降水觀測項目，所以重點分析氣溫、降水2個氣象要素。

4.1 氣溫

通過對各區(qū)域代表站和萬州站2011～2014年各月和各年的平均氣溫進行統(tǒng)計分析（如圖3），發(fā)現(xiàn)各代表站點2011～2014年各月平均氣溫及年平均氣溫的變化趨勢是基本一致的，說明區(qū)域自動站與國家自動氣象站的氣溫資料具有很好的一致性。

4.2 降水

通過對各區(qū)域代表站和萬州站2011～2014年各月和各年的降水量進行統(tǒng)計分析（如圖4、圖5），發(fā)現(xiàn)大部分站點變化趨勢基本相同，只有孫家站變化趨勢顯得過于夸張，經(jīng)審核該站降水資料，認為是正常的，這種突變可能和該站所處的山口臺地容易引起抬升降水的特殊地理位置有關(guān)系。同時也說明資料均一性要從類似的地理環(huán)境來考慮，否則其均一性較差。統(tǒng)計結(jié)果也說明了降水資料的均一性較差。

5 區(qū)域自動站資料應(yīng)用服務(wù)

（1）萬州高密度的區(qū)域自動氣象站觀測網(wǎng)，實現(xiàn)了氣象多要素的連續(xù)動態(tài)實時監(jiān)測，提高對災(zāi)害性天氣監(jiān)測能力和突發(fā)公共事件應(yīng)急救援氣象服務(wù)保障能力，大大增強了災(zāi)害性天氣的預(yù)警能力，為防災(zāi)、減災(zāi)贏得了寶貴時間。

（2）區(qū)域自動站具有更準確、更便捷收集小尺度范圍的氣象要素情況，掌握更精密的氣象信息，提高了精細化定點、定時、定量預(yù)報的準確率，最大限度地提高了減輕與防御氣象災(zāi)害的能力。

（3）覆蓋全區(qū)的區(qū)域自動站豐富的氣象要素資料，為編制更加精細化的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學依據(jù)，最大限度地降低農(nóng)業(yè)風險。

（4）區(qū)域自動站資料是國家的寶貴資源，目前許多臺站的利用率還較低，大多數(shù)是雨情服務(wù)，在今后的工作中還有待于進一步開發(fā)利用。

參考文獻

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[2]QX/T66-2007，地面氣象觀測規(guī)范 第22部分：觀測記錄質(zhì)量控制[s].

[3]胡毅，李平，楊建功，等.應(yīng)用氣象學[M].北京：氣象出版社，2005.

[4]竇以文.自動氣象站信息分析與評估[D].中國科學技術(shù)大學碩士學位論文，2008.

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