支亞京,湯 寧,吳興洋,李進(jìn)訥

(貴州省氣象信息中心，貴州 貴陽 550002)

0 引言

常規(guī)站在空間上布局合理、分布廣、無人值守、每天24 h不間斷自動采集數(shù)據(jù)并及時傳輸存儲，對及時獲取局地突發(fā)性災(zāi)害天氣實(shí)況和提高突發(fā)性災(zāi)害性天氣的應(yīng)急觀測和預(yù)警有很大的幫助[1]。貴州省目前有3 400多個常規(guī)站，其中，重點(diǎn)考核有1 750個常規(guī)站，為更好利用這類臺站的觀測資料，對其進(jìn)行質(zhì)量控制是很有必要的?，F(xiàn)觀測資料已接入MDOS系統(tǒng)進(jìn)行快速質(zhì)量控制(以下簡稱快速質(zhì)控)，相關(guān)支撐數(shù)據(jù)庫中記錄了疑誤信息質(zhì)量控制過程的日志，主要包括站號、要素名稱、觀測時間、要素值以及數(shù)據(jù)疑誤原因等。

目前發(fā)現(xiàn)氣壓疑誤信息頻繁發(fā)生原因主要有兩種：一是采集器參數(shù)設(shè)置有誤，曾出現(xiàn)大量高山無人站海平面氣壓要素未通過內(nèi)部一致性檢查現(xiàn)象，熊偉[2]等分析出現(xiàn)原因是部分無人站采集器氣壓傳感器海拔高度設(shè)置不正確，修正采集器參數(shù)后，相關(guān)站點(diǎn)氣壓疑誤信息不再頻發(fā)；二是MDOS系統(tǒng)中各質(zhì)量控制環(huán)節(jié)參數(shù)不一致導(dǎo)致的[3]。

通過解決上述兩種故障后，仍有大量海平面氣壓疑誤信息頻繁發(fā)生。本文通過分析常規(guī)站2019年5月以來的海平面氣壓疑誤信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，得出另外一種原因，為相關(guān)臺站解決此類問題提供相關(guān)可靠依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源

在MDOS系統(tǒng)oracle數(shù)據(jù)支撐庫中，根據(jù)下發(fā)的支撐庫數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，通過sql語句加上臺站號、要素編碼以及觀測時間等條件進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，得出查詢結(jié)果，并將其導(dǎo)出為csv文件，作為分析數(shù)據(jù)集。分析數(shù)據(jù)集部分如圖1所示：

圖1 導(dǎo)出的部分疑誤信息Fig.1 Some exported suspicious information

由于MDOS系統(tǒng)支撐庫質(zhì)量控制過程日志會定期清理，一般留存時間為6個月，為了便于數(shù)據(jù)分析，將幾個時間段的下載數(shù)據(jù)集進(jìn)行匯總，用于這次海平面氣壓疑誤信息分析，分析數(shù)據(jù)集時間為2019年4月28日—2020年3月30日。

2 疑誤信息分析

2.1 海平面氣壓質(zhì)量控制原理

海平面氣壓為采集器根據(jù)氣壓、當(dāng)前時次氣溫、過去12 h氣溫以及氣壓傳感器拔海高度利用下列公式計算得出：

(1)

(2)

其中，alt表示氣壓傳感器拔海高度，prs表示氣壓傳感器測量到的本站氣壓，psea表示采集器計算出的海平面氣壓，t0表示當(dāng)前時次的氣溫值，tpre12表示12 h前的氣溫值。

另海平面氣壓的質(zhì)量控制方法和質(zhì)量控制流程詳見熊偉等[2]研究論文。

2.2 整體疑誤信息分析

通過對疑誤信息整體分析，由采集器存儲芯片故障導(dǎo)致的總共266 716條疑誤信息，共有36個臺站，占總共海平面氣壓疑誤信息總量的37.69%。

分析海平面氣壓疑誤產(chǎn)生原因及占比可知，采集器存儲芯片故障占38%，各環(huán)節(jié)參數(shù)不一致占39%，采集器端參數(shù)設(shè)置有誤占23%。其中儀器故障包含溫度等關(guān)聯(lián)性要素儀器故障和采集器存儲芯片故障[4]，共269 064條疑誤信息，其中有266 716條是由于采集器存儲芯片故障所致。

2.3 個例分析

以R7264(羊街站)為例，該站點(diǎn)從樣本起始時間起到現(xiàn)在每個時次海平面氣壓報疑誤信息，質(zhì)量控制結(jié)果描述為“未通過內(nèi)部一致性檢查(1014.2,1914.2,1914.0)”等，圖2為2020年2月27日00時疑誤信息詳情；圖3為該觀測時次海平面氣壓計算工具計算詳情。

圖2 個例分析疑誤信息詳情Fig.2 The suspicious information details of a case analysis

從圖3中可以看出，2020年2月27日00時R7264(羊街站)氣壓傳感器氣壓值(prs)為810.4 hPa,氣壓表拔海高度(alt)為1 914.2 m，觀測時當(dāng)前氣溫為9.6 ℃，觀測前12 h的氣溫為15.9 ℃，根據(jù)公式(1)、(2)計算得出1 015.0 hPa,觀測設(shè)備或者中心站軟件計算出海平面氣壓值為1 017.5 hPa。經(jīng)過核對各項(xiàng)參數(shù)，逐一排除諸多可能因素后，推斷可能是由于采集器存儲片壞了導(dǎo)致不能存儲歷史數(shù)據(jù)，也就是說，觀測設(shè)備或者中心站軟件在計算海平面氣壓值的過程中，就不能讀取到當(dāng)前時次前12 h的氣溫值，計算時就用當(dāng)前時次的氣溫值替代前12 h的氣溫值，結(jié)果計算出錯誤的海平面氣壓值，即將當(dāng)前時次的氣溫值(9.6 ℃)替代前12 h氣溫值，再利用公式(1)和(2)計算得出的海平面氣壓值為1 017.5 hPa。

圖3 海平面氣壓計算工具計算詳情Fig.3 The calculation details of sea level pressure

通過對這種疑誤值與真實(shí)值相差不多且每個時次都有的特征進(jìn)行篩查，針對這種假設(shè)，通過python編程對其中36個臺站的疑誤信息進(jìn)行計算，得出的計算結(jié)果證明這種假設(shè)是對的。

3 結(jié)語

本文主要是基于貴州省常規(guī)站海平面氣壓數(shù)據(jù)，結(jié)合MDOS系統(tǒng)中的疑誤信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理對比分析得出，海平面氣壓疑誤信息有部分是由于采集器存儲片損壞導(dǎo)致的，前12 h氣溫用當(dāng)前時次氣溫進(jìn)行代替，觀測設(shè)備或者中心軟件生成報文中的海平面計算值有誤。希望臺站觀測人員以及相關(guān)觀測管理處室對此類疑誤信息進(jìn)行重視，定期維護(hù)采集器或者及時更換芯片。