冉光輝，孟慶勇，旺 堆，麗 東

(西藏自治區(qū)林芝地區(qū)氣象局，西藏 林芝 860000)

氣象輻射觀測(cè)一級(jí)站審核數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)方法初探

冉光輝，孟慶勇，旺 堆，麗 東

(西藏自治區(qū)林芝地區(qū)氣象局，西藏 林芝 860000)

為進(jìn)一步提高自動(dòng)氣象站輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，提高工作時(shí)效，利用西藏林芝輻射一級(jí)站2010年5月—2013年5月試運(yùn)行期間的正點(diǎn)輻射數(shù)據(jù)文件(H文件)、月氣象輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)格式文件(R文件)，從傳感器的檢查、H、R文件完整性檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)錄入等幾個(gè)方面對(duì)輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)方法進(jìn)行探討。此建庫(kù)方法也可供同類氣象臺(tái)站借鑒和參考。

氣象輻射一級(jí)站；審核數(shù)據(jù)規(guī)則庫(kù)；建庫(kù)方法探討

1 引言

西藏林芝地區(qū)地處西藏東南部，位于26°52′～30°40′N，92°09′～98°47′E。西藏林芝氣象輻射觀測(cè)一級(jí)站位于29°40′N，94°20′E，海拔2 991.8 m。有研究表明林芝地區(qū)太陽(yáng)能資源較豐富，總輻射年總量為1 400～1 740 kW·h/(m2·a)[1]。為充分研究利用林芝地區(qū)的太陽(yáng)能資源，就必須保證各項(xiàng)輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。建立適合本臺(tái)站的輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制的重要技術(shù)手段之一，輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)的建立能使觀測(cè)員在日常值班中通過(guò)監(jiān)控軟件界面實(shí)時(shí)掌握各項(xiàng)輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)是否異常，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施排查故障，起到及時(shí)對(duì)各輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)、確保準(zhǔn)確的作用。

2 各輻射傳感器的準(zhǔn)確性檢查[2-4]

各輻射傳感器采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是建立審核數(shù)據(jù)庫(kù)的首要條件，因此必須對(duì)各傳感器進(jìn)行準(zhǔn)確性檢查。

2.1 檢查用儀表的選擇

1981年世界氣象組織(WMO)推薦的太陽(yáng)常數(shù)最佳值為1 367±7 W·m-2，除了紫外(UV)輻射傳感器以外，其它各類臺(tái)站用輻射傳感器的靈敏度(K)均在7～14μV·W-1·m2之內(nèi)。以此為參考數(shù)據(jù)，可計(jì)算出檢查用儀表的量程范圍和精度要求。

V(最小)=K×E=7×1 367=9 569 μV

V(最大)=K×E=14×1 374=19 236 μV

從上面計(jì)算結(jié)果可以看出，輻射觀測(cè)中各類輻射傳感器的輸出都在0～20 mV范圍內(nèi)，所以要選用能精確測(cè)量小數(shù)點(diǎn)后3位的數(shù)字顯示的高精度毫伏表來(lái)進(jìn)行測(cè)量檢查。

2.2 檢查方法

此項(xiàng)工作盡量在沒(méi)有雨雪現(xiàn)象且輻照度少變的天氣情況下進(jìn)行，最好兩個(gè)人配合，以縮短測(cè)量時(shí)間，使儀表測(cè)量計(jì)算值和自動(dòng)站觀測(cè)值具有可比性。

在對(duì)傳感器常規(guī)檢查的前提下，選用毫伏表的“DCV區(qū)”的“200mV”檔將待檢查的輻射傳感器與毫伏表連接，連接時(shí)注意正負(fù)極不要接反，若毫伏表測(cè)量值前顯示“-”號(hào)，則是極性接反。讀出毫伏表的電壓值(V)(換算成微伏電壓值)，根據(jù)輻射表的靈敏度K值，即可算出輻照度(E)。

將計(jì)算出的輻照度與相近時(shí)間的自動(dòng)站觀測(cè)值相比較，得出各輻射傳感器是否達(dá)到規(guī)定要求的結(jié)果。借助自動(dòng)氣象站監(jiān)控軟件(SAWSS)也可檢查各輻射傳感器接線是否正確。

3 正點(diǎn)輻射數(shù)據(jù)文件、月氣象輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)文件的完整性檢查

3.1 正點(diǎn)輻射數(shù)據(jù)文件(H文件)的完整性檢查

《自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制軟件》→文件→打開(kāi)→選擇文件類型→正點(diǎn)輻射數(shù)據(jù)文件(H*.*)→選擇需要檢查的文件(如H5631201.013)→打開(kāi)查看是否有缺測(cè)數(shù)據(jù)，如有：則選中缺測(cè)數(shù)據(jù)行(如31日13、14、15時(shí))→文件→數(shù)據(jù)導(dǎo)入→Restore(分鐘數(shù)據(jù)備份文件夾)→Data→導(dǎo)入→將導(dǎo)入數(shù)據(jù)格式修改與其它格式一致→保存→輸入管理員密碼→保存。將AWSataQCFile文件下的H文件復(fù)制到AwsSource文件夾下覆蓋原H文件。如分鐘備份文件夾里無(wú)相關(guān)數(shù)據(jù)則按缺測(cè)處理。

將檢查修改后的H文件轉(zhuǎn)為月氣象輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)格式文件(R文件)。

3.2 月氣象輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)文件(R文件)的準(zhǔn)確性檢查

《地面氣象業(yè)務(wù)測(cè)報(bào)軟件》→數(shù)據(jù)維護(hù)→格檢審核R文件→加載R文件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格檢審核。

極值檢查包括：總輻射最大輻照度<2 000 W·m-2；直接輻射最大輻照度<1 367±7 W·m-2；日總輻射曝輻量<可能的日總輻射曝輻量(特殊情況下，冬季允許超過(guò)≤20%，夏季≤15%)。

相關(guān)性檢查包括：時(shí)(日)總輻射曝輻量≥時(shí)(日)凈全輻射曝輻量；時(shí)(日)總輻射曝輻量≥時(shí)(日)散射輻射曝輻量；時(shí)(日)總輻射曝輻量≥時(shí)(日)反射輻射曝輻量；日總輻射曝輻量≥日水平面直接輻射曝輻量；日直接輻射曝輻量≥日水平面直接輻射曝輻量；日總輻射曝輻量與(日散射輻射曝輻量+日水平面直接輻射曝輻量)差的絕對(duì)值≤20%日總輻射曝輻量；日總輻射最大輻照度≥日凈全輻射最大輻照度。

對(duì)格檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤和疑誤記錄，按相關(guān)規(guī)定做統(tǒng)計(jì)處理。

4 建庫(kù)所需數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算

輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)的建立需要統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目共有43項(xiàng)，有的項(xiàng)目不能直接從月氣象輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)文件(R文件)中直接挑取。例：各月累年時(shí)總量極大(小)值，人工挑取不僅工作量大，而且容易出錯(cuò)。故我們運(yùn)用Excel作為統(tǒng)計(jì)工具對(duì)所需項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以提高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高工作效率。

4.1 將R文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel

以R5631201.013為例，打開(kāi)空白的Excel→數(shù)據(jù)→導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)→導(dǎo)入數(shù)據(jù)→選擇需導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件R5631201.013打開(kāi)→下一步→下一步→完成→確定→保存并命名為2013年1月輻數(shù)據(jù)文件。

凈全輻射數(shù)據(jù)、反射輻射數(shù)據(jù)，導(dǎo)入Excel文檔后與《地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式》中R文件數(shù)據(jù)格式不相對(duì)應(yīng)，對(duì)兩項(xiàng)進(jìn)行處理。其方法：用記事本將R5631201.013打開(kāi)，把凈輻射指示標(biāo)志N下的凈輻射數(shù)據(jù)復(fù)制到空白的記事本，并保存。打開(kāi)空白的Excel文檔，用導(dǎo)入R5631201.013文件的方法導(dǎo)入數(shù)據(jù)。然后復(fù)制到2013年1月輻射數(shù)據(jù)文件凈輻射指示標(biāo)志N所指示下的數(shù)據(jù)文檔處，保存。反射輻射處理方法與之相同。

將2013年1月輻射數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，使其符合Excel格式，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)。刪除各項(xiàng)指示標(biāo)志數(shù)據(jù)最后一個(gè)“=”符號(hào)，插入4～5行空白行留做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)用。

4.2 月數(shù)據(jù)項(xiàng)目的挑取

以挑取項(xiàng)目最多的凈全輻射為例，見(jiàn)表1。由表1可看出在凈輻射時(shí)總量數(shù)據(jù)后空白的單元格輸入時(shí)總量極大(小)，在日總量右邊的空白單元格，輸入合計(jì)、平均、月極大(小)，并在右邊的單元格選用插入以下公式：MAX(*：*)、MIN(*：*)、SUM(*：*)、1/nSUM(*：*)，(*：*)指選取參與統(tǒng)計(jì)的所有單元格。n表示月份日期。通過(guò)上述方法可得出該月凈全輻射參與建庫(kù)挑取的各項(xiàng)值。其它項(xiàng)目挑取方法與此方法基本相同。這樣就得到2013年1月輻數(shù)據(jù)文件參與建庫(kù)所需挑取項(xiàng)目值。

同樣的方法可得2011年1月、2012年1月輻射數(shù)據(jù)文件參與建庫(kù)所需挑取項(xiàng)各項(xiàng)目值。在這3 a 3個(gè)月中挑取相應(yīng)項(xiàng)目時(shí)(日)的大極(小)值作為最后極大(小)值。這樣就得出建庫(kù)所需1月份各項(xiàng)目值。

1—12月份建庫(kù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)挑取共需設(shè)置3*12張表格，公式的插入可用復(fù)制的方法解決。需注意的必需根據(jù)月份的大小進(jìn)行修改。如2月份，潤(rùn)年是29 d，平年是28 d。

由以上方法統(tǒng)計(jì)挑取的輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)共42項(xiàng)，42×12，即502個(gè)數(shù)據(jù)，按照以上統(tǒng)計(jì)方法得出西藏林芝氣象輻射觀測(cè)一級(jí)站審核數(shù)據(jù)庫(kù)所需數(shù)據(jù)。見(jiàn)表2。

此外，數(shù)據(jù)庫(kù)中第43項(xiàng)的各月平均總云量值，需從本站歷年總云量觀測(cè)數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)得出。如臺(tái)站所用的散射輻射傳感器以遮光環(huán)為遮陽(yáng)部件，則各月平均總云量值必須輸入，否則將直接影響到觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

如臺(tái)站所用散射輻射傳感器以遮陽(yáng)片為遮陽(yáng)部件，則各月平均總云量值不得輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。

5 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)錄入

5.1 使用OSSMO 2004測(cè)報(bào)軟件臺(tái)站

為了輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、提高工作效率，以總輻射日總量月平均累年極大值輸入為例，將總輻射日總量月平均累年極大值數(shù)據(jù)擴(kuò)大100倍復(fù)制到記事本。見(jiàn)圖1。

表1 2013年1月凈全輻項(xiàng)目挑取示意表

表2 林芝站輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)(輸入方法：1～42項(xiàng)擴(kuò)大100倍，第43項(xiàng)擴(kuò)大10倍)

續(xù)表2 林芝站輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)(輸入方法：1～42項(xiàng)擴(kuò)大100倍，第43項(xiàng)擴(kuò)大10倍)

圖1 復(fù)制到記事本的總輻射日總量月平均累年極大植數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊編輯→替換，在出現(xiàn)的對(duì)話框中復(fù)制兩數(shù)據(jù)間的空白粘貼到查找內(nèi)容欄中，輸入“，”到替換為欄中，點(diǎn)擊全部替換。此操作是為了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)輸入格式要求。見(jiàn)圖2。

圖2 替換后的格式

最后將以上符合數(shù)據(jù)庫(kù)輸入要求的數(shù)據(jù)輸入到OSSMO 2004測(cè)報(bào)軟件的輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)。具體輸入方法見(jiàn)圖3：雙擊→OSSMO 2004→SysConfig→SysLib→打開(kāi)→tabRAuditingData，找到臺(tái)站區(qū)站號(hào)行：如本站56312，列MAMDG(總輻射日總量月平均累年極大值)相交的單元格，將圖2內(nèi)容復(fù)制到此單元格進(jìn)行粘貼→保存，依次按照些方法錄入其它項(xiàng)。

圖3 總輻射審核規(guī)則庫(kù)輸入方法示意圖

5.2 使用ISOS測(cè)報(bào)軟件的臺(tái)站

雙擊 OSSMO 2004文件夾 →SysConfing →復(fù)制SysLib.mdb文件到U盤。

打開(kāi)地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件MOI →單擊參數(shù)→臺(tái)站參數(shù)→審核規(guī)則庫(kù)→輻射審核數(shù)據(jù)→選中臺(tái)站區(qū)號(hào)→刪除→導(dǎo)入→選擇U盤→選中SysLib.mdb文件→打開(kāi)→參數(shù)導(dǎo)入完畢確定。

5 結(jié)論

按照以上建庫(kù)方法所建成的西藏林芝氣象輻射觀測(cè)一級(jí)站輻射審核數(shù)據(jù)庫(kù)，在用于日常業(yè)務(wù)工作后，對(duì)提高本站輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和提高業(yè)務(wù)人員維護(hù)工作時(shí)效性方面均有一定的促進(jìn)作用。該方法可供有輻射觀測(cè)業(yè)務(wù)的臺(tái)站借鑒和參考，提高輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

[1] 高紹鳳，陳萬(wàn)隆，朱超群，等，編著.應(yīng)用氣候?qū)W(第一版)[M].北京：氣象出版社，2004，28.

[2] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范(第一版)[M].北京：氣象出版社，2003，68-80.112-114.121-122.

[3] 中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司.地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件操作手冊(cè)(第一版)[M].北京：氣象出版社，2005，28-29.

[4] 湖北省氣象局.地面綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)檢查手冊(cè)[M].2010，21-22.43.

2015-04-09

冉光輝(1976—)，男(土家族)，工程師，主要從事綜合氣象探測(cè)工作。

1003-6598(2015)04-0058-04

P413

B