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(wù)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(zhǔn)確性、時效性、完整性提出了更高的要求,許多觀測員因?qū)徍私?jīng)驗不足、疑誤信息處理能力不夠而很難適應(yīng)。積極引導(dǎo)觀測業(yè)務(wù)隊伍知識結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化,提高地面氣象探測技術(shù)人員對新技術(shù)發(fā)展要求的適應(yīng)能力已是當(dāng)務(wù)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(wù)系統(tǒng)軟件操作手冊》[3]、《地面氣象觀測規(guī)范技術(shù)問題解答第一號》等技術(shù)規(guī)定,試圖科學(xué)、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(wù)能力和氣象預(yù)報預(yù)測準(zhǔn)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(yīng)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(jì)要欄多記飛行云跡,氣候概況中平均氣溫要素值錯誤;質(zhì)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(yīng)記錄在雨之前,26日閃電不應(yīng)記錄在雷暴和陣雨之間,27日雪不可能發(fā)生,30日露不應(yīng)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(yīng)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(wù)系統(tǒng)投入單軌運行后,使用OSSMO 2004版測報業(yè)務(wù)軟件,有效地提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(zhuǎn)白天欄的順序接轉(zhuǎn);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(yīng)互相配合。能見度＜10.0 km,應(yīng)有輕霧、霾、煙幕、揚沙等天氣現(xiàn)象記錄,能見度＜1.0 km,應(yīng)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(yīng)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(jié)合相對濕度、風(fēng)、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(wù)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(jì)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(zhì)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(zhì)量控制段中的質(zhì)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(zhì)量控制)代表。競賽題目中質(zhì)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(zhì)量控制。而實際為臺站初審,省級、國家級未作質(zhì)量控制,質(zhì)量控制碼應(yīng)修改為“099”。同時注意當(dāng)臺站觀測數(shù)據(jù)有訂正、修改、缺測時應(yīng)檢查相關(guān)質(zhì)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(nèi)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(guān)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(biāo)校、更換設(shè)備期間導(dǎo)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(yīng)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(shù)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(nèi)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(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)也缺測,則用正點后10 min內(nèi)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(zhì)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(yīng)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(nèi)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(nèi)插(內(nèi)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(guān)數(shù)據(jù)計算求得外,均不作內(nèi)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(biāo)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(yīng)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(shù)問題解答第一號》中23條規(guī)定：“當(dāng)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(dāng)某分鐘記錄與前后分鐘記錄比較有明顯跳變,要結(jié)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(nèi)插(風(fēng)、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(nèi)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(nèi)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(yīng)根據(jù)封面、紀(jì)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(shù)規(guī)定,全面了解當(dāng)月測報發(fā)生的不正常情況。

4.1 備注內(nèi)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(wù)規(guī)范、啟用業(yè)務(wù)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(dāng),對記錄代表性的影響情況,包括儀器標(biāo)校或更換、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(nèi)容應(yīng)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(yīng)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(nèi)的最接近正點的17：59 843.9 hPa的分鐘數(shù)據(jù)代替(內(nèi)容)。

4.3 同類型的備注內(nèi)容應(yīng)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(nèi)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(yán)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(guān)臺站沿革變動情況記載”。一般備注事項是備注對觀測質(zhì)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(diào)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(yīng)在“臺站沿革變動情況記載”中備注,如錯誤轉(zhuǎn)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(yīng)在“臺站沿革變動情況記載”中備注

5 結(jié) 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(guān)技術(shù)規(guī)定,嚴(yán)格按照地面氣象測報業(yè)務(wù)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(zhǔn)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(wù)系統(tǒng)軟件操作手冊[M].北京：氣象出版社,2005.