1、地面气象观测数据综合质量控制方法研究徐洁 李庆军 邵学洪中环天仪（天津）气象仪器有限公司，天津 300384摘要：地面气象观测软件数据质量控制对于提升地面气象测报质量具有十分重要的意义。通过相关地面气象数据质量控制软件的应用，审核人员需结合软件所提出的错误信息，对地面气象数据的合理性进行分析，这对保障地面观测数据的准确性具有重要作用。文章通过对现有质控技术的分析，首次提出了“模式法”质量控制概念，并对质量控制因素、控制流程、控制系统进行了设计和探讨，并展望了质控系统的未来发展前景。关键词：地面；气象观测；数据；质量控制1 导言随着社会的快速发展，社会各行业对气象服务的需求越来越精，这就对地面气
2、象观测数据文件质量提出了更高的要求。气象部门应加强地面气象观测数据文件质量控制，提高地面气象观测数据文件质量。因此，在工作中需对数据进行有效整理，重视气象观测数据的质量控制，提高数据的实用性、代表性，这也是当前气象数据工作人员所面临的重要任务，进而更好的满足和适应新形势发展的需求。2 地面气象观测数据综合质量控制工作的意义及内容2.1 地面气象观测数据综合质量控制工作的意义气象观测数据综合质量控制工作主要是指对所观测到的气象数据进行分析及质量检查，并对每组数据的质量控制情况进行记录，及时发现其中的错误数据，并及时进行改正。一般情况下，地面气象观测数据需要通过收集、读数、传输、编码及解码等程序，
3、每个环节的气象观测数据均会出现偏差，因此，综合质量控制工作需贯穿于气象观测数据的全过程。地面气象观测数据综合质量控制工作不仅要对质量控制系统进行完善和更新，还要增强观测员的责任心，做好气象观测数据每个环节的质量控制工作，在提高其内在质量的同时，还能促使气象观测数据更好的服务于天气预报和气候预测。可见，地面气象观测数据的质量控制对推动整个气象事业发展具有重要意义。2.2 地面气象观测数据综合质量控制涉及的内容地面气象观测数据质量控制工作所涉及的基础资料均来源于 B 文件或 Z 文件中，在下个月月初将 B 文件形成月度表的 A 文件，并在下一年的年初使其形成 Y 文件，同时在这一阶段内会增加很多用
4、于文件补充的 J 文件。B、Z、Y、J文件中涉及了所有的气象观测数据内容，并成为质量控制工作开展的主要依据。气压、相对湿度、风速、地面温度、草面温度的小时极值与该时间段的分钟值应是一致的，若出现极值与分钟值矛盾的现象，可将该时极值定性为“可疑”，质量控制码为 1；若出现时间与记录时间矛盾的现象，出现时间则按缺测进行处理，质量控制码为 6。基础数据需要经过采集、加工处理、存储及运输等环节，而质量控制工作需涉及到地面气象观测数据的各个环节。地面气象观测数据的质量控制主要包括观测软件在资料审核中的应用、编制地面观测月资料等内容，这些内容可大大提高 CPU 的使用率，进而提高地面气象观测数据质量控制的
5、集成化与自动化水平。3 质量控制前的准备工作3.1 建立台站地面审核规则库审核规则库包括各类气象要素最大值及最小值的设置，是地面气象观测数据文件预审的重要标准。根据本站各气象要素极值设置规则库中各气象要素指标，参数设置需保证在相对规范尺度内，若设置太宽泛，会遗漏一些数据文件信息；设置太窄，则增多非疑误信息。人工分析判断时容易忽略错误信息，影响月报表预审效果。因此，预审员必须结合台站实际情况，建立科学有效的审核规则库。3.2 审核台站采集数据文件A、J 文件形成前，台站采集到的数据文件需要借助于地面气象观测业务软件中配置的数据质量监控软件做好审核，找出异常数据。严禁随意变更审核过的所有数据信息记
6、录。4 地面气象观测数据综合质量控制方法4.1 模式法的应用目前“极值法”数据质量控制系统，主要提高普适性，采用气候学极值、逐月气候极值、小时极限变化阈值等方法，质控准确度差；基本围绕单要素进行，对于多要素间的相互作用考虑较少，局限于设备故障时的离散值检查。模式法是在综合考虑台站不同天气模式下要素变化规律，不同要素、不同高度间有关要素相关性变化的智能化质控方法，采用动态质控指标系统、多维度的天气模式诊断指标系统。模式法的问题在于复杂性。不同天气条件、不同地域、不同要素间的作用关系错综复杂，逐一理清并形成质控指标体系是最大的难点。以气温为例，在气团内部的正常天气，气温呈正弦波方式，最低值出现在日
7、出前后，最高值出现在午后：左右。但若上午冷空气入侵，本该上升的气温就会急转直下；若上午开始转为多云，气温上升会平缓甚至小幅下降。可见要实现模式法质控，首先需要将台站不同天气模式下的要素变化规律进行梳理，形成动态指标，质控时要多维度诊断天气条件，特别是阴晴、气团活动等，以选取相应的变化模式预估要素在下一时次的数值，与实时观测数据比较出现较大出入时，根据相关要素进行一致性比较，判断是模式选取问题，还是设备出现问题。因此，个要素要与个以上要素建立关联，才能确保比对的有效性。4.2 建立和维护自动气象站的审核规则库地面气象观测数据软件质量控制前，要建立自动气象站地面审核规则库，主要作用是审核地面气象观
8、测定时记录输入的月年地面气象数据文件和判断极值。如果单使用人工方法进行质量控制，易忽略错误信息；若设置规则库尺度过宽会漏审重要观测数据信息，过窄则使审核非疑误信息数量增加。应结合本地自动气象站实际情况，科学合理地建立有效审核规则库。4.3 时间一致性检查任何气象要素在时间上均存在一个不断变化的续列，且曲线图上都存在一个趋势，通常不会出现极端的数据值。相邻小时的数据变化通常处在合理范围内，同时遵循上缓或下降趋势，若出现异常值则需进行再一次的空间一致性检查；在相同时次下获取的要素观测数据是否在合理的取值范围内；统计检验法的原理：在对某时次的资料进行检查时，采用了当日前后三天、该时前后 3h 的资料
9、组成一个续列，并对续列中的中值、加权均值和加权标准进行统计，若被检数据与加权均值的绝对差值三倍加权标准差值，则这是一种错误的记录结果；统计检验法的适用范围：针对一些续列呈正太分布的气象要素，省级和台站级均是可以使用的。4.4 做好地面气象观测系统的运行监控测报工作人员要加强对定时数据的检查和管理，借助于监控软件及时找出数据异常问题。需要及时找出地面气象观测数据文件故障发生位置并处理，若自身无法解决，则及时上报上级管理部门，安排专业人员处理。故障问题未有效解决前，需采取代替或人工观测数据录入，确保地面气象观测文件完整、可靠。4.5 使用正确统计方法观测和记录气象要素数据信息过程中，难免出现缺测和
10、疑误信息，应使用正确统计方法处理。若定时记录气象要素数据信息缺测，可使用正点前、后10min 内数据信息替代；无替代的数据信息，则使用人工观测气象信息要素信息替代；若上述 2 种方法都不能使用，要使用内插方法求得；若海平面气压、水汽压和露点温度数据信息缺测，不能使用内插法处理，而需使用其他方法。结束语综上所述，在地面气象数据观测工作中，地面气象观测数据的质量控制关系到天气预报和气候预测的准确性，模式法综合考虑时间、空间、天气系统、各要素之间的相互关系，具备智能性和准确性的特点，可用于台站级质量控制自动化系统，将统计过程自适应具体台站后可大大提高台站质量控制的准确度，随着时间的推移，诊断数据库会更加完善，准确度会进一步提高。参考文献：1阎廷,柯莉萍,张艳.地面气象观测数据文件质量控制方法及对策J.现代农业科技,2016(24):241+245.2陈红霞.地面气象观测数据综合质量控制方法研究J.低碳世界,2017(10):92-93.3郑盐源.地面气象观测软件数据质量控制J.现代农业科技,2017(07):222+224.4蔡冬梅.地面气象观测数据质量控制方法总结A.中国气象学会.S8 大气探测与仪器新技术、新方法C.中国气象学会:,2012:5.
