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ISOS軟件正點(diǎn)觀測(cè)異常數(shù)據(jù)的處理方法

2017-05-12 16:43葛慶云夏志芬袁學(xué)所王剛王楠楠
安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2017年8期
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)處理

葛慶云+夏志芬+袁學(xué)所+王剛+王楠楠+郭陽(yáng)+周禮清

摘 要:該文歸納整理了新型自動(dòng)站(DZZ3型)使用以來(lái)ISOS軟件“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”業(yè)務(wù)模塊中常見(jiàn)異常數(shù)據(jù)的處理方法,結(jié)合最新地面觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定,通過(guò)實(shí)例分析,對(duì)溫濕度、氣壓、降水、風(fēng)向風(fēng)速、地溫、能見(jiàn)度等氣象要素異常數(shù)據(jù)的處理過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述,為氣象觀測(cè)員在正點(diǎn)觀測(cè)時(shí)次快速處理各類異常數(shù)據(jù)提供參考。

關(guān)鍵詞:正點(diǎn)觀測(cè);異常數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)處理;ISOS軟件

中圖分類號(hào) P413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2017)08-0160-03

1 引言

隨著氣象現(xiàn)代化工作的穩(wěn)步開(kāi)展,地面觀測(cè)業(yè)務(wù)自動(dòng)化程度不斷提升。2016年1月1日起,安徽第二批31個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站啟用新型自動(dòng)站(DZZ3型)開(kāi)展測(cè)報(bào)業(yè)務(wù),ISOS軟件正式業(yè)務(wù)運(yùn)行。

高質(zhì)量的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)是其他氣象業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。對(duì)于氣象觀測(cè)員來(lái)講,啟用新型站、使用ISOS測(cè)報(bào)軟件后,完成“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”、提供準(zhǔn)確的正點(diǎn)小時(shí)數(shù)據(jù)(長(zhǎng)Z文件)仍然是工作重點(diǎn),也是提升觀測(cè)數(shù)據(jù)可用性的關(guān)鍵所在。實(shí)際業(yè)務(wù)中,新型站ISOS軟件中的小時(shí)長(zhǎng)Z文件在正點(diǎn)后1min30s自動(dòng)上傳至省級(jí)服務(wù)器,觀測(cè)員需在1min30s內(nèi)完成數(shù)據(jù)檢查與質(zhì)控。在設(shè)備故障、數(shù)據(jù)采集異常、天氣現(xiàn)象復(fù)雜等情況下,快速完成異常數(shù)據(jù)處理與長(zhǎng)Z文件質(zhì)控難度較大。加之近年地面觀測(cè)業(yè)務(wù)多次調(diào)整,某些異常數(shù)據(jù)的處理較為復(fù)雜,“正點(diǎn)觀測(cè)異常數(shù)據(jù)處理”成為觀測(cè)業(yè)務(wù)的難點(diǎn)。技術(shù)人員針對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行分析探討,例如,邢芝芳整理了新型站常見(jiàn)異常數(shù)據(jù)的處理方法[1];文強(qiáng)等對(duì)地面觀測(cè)業(yè)務(wù)中的典型異常數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了分析總結(jié)[2];王淑等通過(guò)分析ISOS軟件運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的各類問(wèn)題,提煉了部分異常數(shù)據(jù)的處理步驟[3]。本文通過(guò)實(shí)例分析,歸納整理了新型站使用以來(lái)ISOS軟件“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”業(yè)務(wù)模塊中常見(jiàn)異常數(shù)據(jù)的處理方法,為觀測(cè)員在短時(shí)間內(nèi)快速處理各類異常數(shù)據(jù)提供參考。

2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)定

按照最新觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定,自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí),正點(diǎn)時(shí)次的記錄按照正點(diǎn)前10min內(nèi)(51—00分)接近正點(diǎn)的正常記錄、正點(diǎn)后10min內(nèi)(01—10分)接近正點(diǎn)的正常記錄、備份自動(dòng)站記錄、內(nèi)插記錄的順序進(jìn)行代替。其中,風(fēng)向、風(fēng)速異常時(shí),均不能內(nèi)插,瞬時(shí)風(fēng)向、瞬時(shí)風(fēng)速異常時(shí)按缺測(cè)處理。內(nèi)插可以跨日界。當(dāng)連續(xù)兩個(gè)或以上正點(diǎn)數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí),不能作內(nèi)插處理[4]。

現(xiàn)階段,安徽省內(nèi)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站均實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)站與備份站雙站運(yùn)行,大部分人工觀測(cè)儀器已按規(guī)定撤除,正點(diǎn)異常數(shù)據(jù)大多可通過(guò)記錄替代或數(shù)據(jù)內(nèi)插進(jìn)行處理。無(wú)記錄可代替時(shí),降水、能見(jiàn)度、2min風(fēng)向風(fēng)速等要素仍需在定時(shí)觀測(cè)時(shí)次進(jìn)行人工補(bǔ)測(cè);氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)向風(fēng)速(2min風(fēng)向風(fēng)速除外)、地溫(含草溫)不再人工補(bǔ)測(cè),按缺測(cè)處理[5]。

3 常見(jiàn)氣象要素異常數(shù)據(jù)處理方法

3.1 溫濕度異常數(shù)據(jù)處理 實(shí)際業(yè)務(wù)中,常因溫濕分采故障、傳感器故障、接線松動(dòng)等問(wèn)題造成溫濕度數(shù)據(jù)缺測(cè)、跳變或出現(xiàn)異常值等情形。在進(jìn)行“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”時(shí),可通過(guò)“代缺”功能調(diào)出正點(diǎn)前、后10min的分鐘數(shù)據(jù)并按規(guī)定進(jìn)行合理替代,無(wú)替代值時(shí)需用備份站正點(diǎn)數(shù)據(jù)值代替。若備份站正點(diǎn)數(shù)據(jù)也異常,應(yīng)快速處理業(yè)務(wù)站故障,在故障恢復(fù)后的下個(gè)正點(diǎn),用內(nèi)插方法處理異常值。需注意的是,當(dāng)氣溫或相對(duì)濕度為替代值時(shí),水汽壓和露點(diǎn)溫度均需反查求得。圖1是相對(duì)濕度進(jìn)行替代后的反查數(shù)據(jù)處理。某站某日07時(shí)相對(duì)濕度、水汽壓、露點(diǎn)溫度全部缺測(cè)。通過(guò)“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”對(duì)濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,用“代缺”查詢前后10min相對(duì)濕度均為錯(cuò)誤數(shù)據(jù),07:00正點(diǎn)相對(duì)濕度用備份站數(shù)據(jù)92代替。水汽壓和露點(diǎn)溫度的反查計(jì)算,使用MOI軟件“工具”菜單下的“要素計(jì)算”功能。在左側(cè)空格中填入干球溫度、前12h氣溫、歷年平均氣溫、歷年平均氣壓等數(shù)值,濕球溫度欄中輸入“相對(duì)濕度替代值”(后加英文字母U),氣壓輸入“正點(diǎn)本站氣壓值”(后加英文字母P),附溫缺測(cè),點(diǎn)擊計(jì)算即可得出水汽壓和露點(diǎn)溫度。

3.2 氣壓異常數(shù)據(jù)處理 氣壓傳感器運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定,出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)較少,偶有數(shù)據(jù)跳變或數(shù)據(jù)缺測(cè)。正點(diǎn)時(shí)次本站氣壓數(shù)據(jù)修改后,如果當(dāng)前時(shí)次和前12h氣溫?cái)?shù)據(jù)正常,ISOS軟件會(huì)自動(dòng)重新計(jì)算海平面氣壓。本站氣壓數(shù)據(jù)缺測(cè),用備份自動(dòng)站記錄代替時(shí),部分臺(tái)站存在感應(yīng)部分高度不一致情況,需注意高度差訂正,將代替的本站氣壓訂正到現(xiàn)用自動(dòng)站氣壓傳感器高度上。

圖2是某站氣壓異常數(shù)據(jù)處理實(shí)例。2014年7月5日,MDOS平臺(tái)提示某站08:00氣壓數(shù)據(jù)異常。使用“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”的“代缺”功能查詢08:00前、后10min數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)07:51本站氣壓值為992.9hPa,07:52跳變?yōu)?98.0hPa,07:52至08:02時(shí)段內(nèi)本站氣壓值均≥998.0hPa,08:03恢復(fù)為993.3hPa,此后數(shù)據(jù)在993.1hPa上下浮動(dòng)。07:52的跳變值,超過(guò)了氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣壓1min內(nèi)允許變化最大值1.0hPa[6],故將07:52—08:02時(shí)段內(nèi)本站氣壓值判定為錯(cuò)誤,分鐘數(shù)據(jù)按缺測(cè)處理。08:00正點(diǎn)本站氣壓值以07:51數(shù)據(jù)代替;最高氣壓及出現(xiàn)時(shí)間從51分之前挑取,修改為993.0hPa和0737;最低氣壓及出現(xiàn)時(shí)間不受影響,數(shù)據(jù)可用。本站氣壓數(shù)據(jù)修改后,軟件會(huì)自動(dòng)重新計(jì)算08:00海平面氣壓。因故障持續(xù)至08:02,09:00正點(diǎn)的最高氣壓及出現(xiàn)時(shí)間也應(yīng)作質(zhì)控修改。

3.3 降水異常數(shù)據(jù)處理 降水異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)最多。筆者所在觀測(cè)站暫未安裝稱重式雨量傳感器,此處所述的降水異常記錄主要是針對(duì)翻斗式雨量傳感器,例如大風(fēng)、大霧、較重的露霜、人工維護(hù)儀器以及滯后降水等原因造成的雨量數(shù)據(jù)異常。無(wú)降水現(xiàn)象,因其他原因或自動(dòng)站故障造成的多余記錄,應(yīng)刪除該時(shí)段內(nèi)的全部分鐘和小時(shí)降水量。降水停止后,仍有降水量,若能判斷為滯后量(一般為0.1、0.2、0.3mm且滯后時(shí)間不超過(guò)2h),可將該量累加到降水停止的那分鐘和小時(shí)時(shí)段內(nèi),否則將該量刪除。夜間能夠判斷為滯后降水的,按前述處理;無(wú)法判斷的,按正常處理。非結(jié)冰期,降水量以現(xiàn)用自動(dòng)站翻斗雨量傳感器記錄為準(zhǔn)。降水?dāng)?shù)據(jù)異常時(shí),以備份站翻斗雨量傳感器數(shù)據(jù)代替。兩套儀器均出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)啟用人工補(bǔ)測(cè)。結(jié)冰期,以安徽省現(xiàn)行業(yè)務(wù)規(guī)定,無(wú)稱重式雨量傳感器的臺(tái)站,定時(shí)降水量數(shù)據(jù)以人工觀測(cè)記錄為準(zhǔn),記入臺(tái)站A文件。同時(shí),不停用翻斗式雨量傳感器,雨量數(shù)據(jù)通過(guò)長(zhǎng)Z文件上傳至省信息中心滿足氣象服務(wù)之用,整個(gè)結(jié)冰期的自動(dòng)雨量數(shù)據(jù)不記入臺(tái)站A文件。

3.4 風(fēng)向風(fēng)速異常數(shù)據(jù)處理 風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)常因傳感器故障、接地線斷路、風(fēng)杯凍結(jié)等問(wèn)題出現(xiàn)異常。處理風(fēng)向風(fēng)速異常數(shù)據(jù)時(shí),不能使用內(nèi)插方法;2min與10min平均風(fēng)有缺測(cè)時(shí),不能相互代替;瞬時(shí)風(fēng)向、瞬時(shí)風(fēng)速異常時(shí)需按缺測(cè)處理。

正點(diǎn)風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)全部異常不可用時(shí),具備補(bǔ)測(cè)條件的臺(tái)站應(yīng)在定時(shí)觀測(cè)時(shí)次進(jìn)行人工補(bǔ)測(cè),人工觀測(cè)儀器已撤除的臺(tái)站需目測(cè)2min風(fēng)向風(fēng)速,其他風(fēng)數(shù)據(jù)按缺測(cè)處理。目測(cè)風(fēng)速按風(fēng)力等級(jí)表所示的各類現(xiàn)象估計(jì)風(fēng)力(0~12級(jí)),以相應(yīng)風(fēng)速的中數(shù)值作為正式記錄;目測(cè)風(fēng)向按八方位記錄。

某站冬季某日19:57—20:08風(fēng)速為0m/s,風(fēng)向變化不大。據(jù)天氣條件判斷數(shù)據(jù)異常原因?yàn)轱L(fēng)杯凍結(jié)。如圖3所示,20:00正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)時(shí),2min、10min風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)用19:56數(shù)據(jù)代替,調(diào)出“代缺”數(shù)據(jù)表后,鼠標(biāo)雙擊數(shù)據(jù)格即可選中相應(yīng)代替值,被選中的數(shù)值顯示在“代缺”表格底部的“選中”一行內(nèi)。需特別注意的是,用正點(diǎn)前、后10min數(shù)據(jù)代替時(shí),用以代替正點(diǎn)2min(10min)平均風(fēng)的分鐘數(shù)據(jù)必須為有效數(shù)據(jù),即從擬代分鐘數(shù)據(jù)開(kāi)始,之前2min(10min)內(nèi)的數(shù)據(jù)均正常可用。最大、極大風(fēng)向風(fēng)速及出現(xiàn)時(shí)間挑取正常,數(shù)據(jù)可用不作處理。正點(diǎn)瞬時(shí)風(fēng)向、瞬時(shí)風(fēng)速不用19:56數(shù)據(jù)代替,按缺測(cè)處理。后期進(jìn)行J文件維護(hù)時(shí),將風(fēng)杯凍結(jié)時(shí)段內(nèi)所有風(fēng)向風(fēng)速分鐘數(shù)據(jù)按缺測(cè)處理。

3.5 地溫異常數(shù)據(jù)處理 地溫?cái)?shù)據(jù)異常在觀測(cè)業(yè)務(wù)中也較為常見(jiàn),多為傳感器接線松動(dòng)、接地不良、地溫場(chǎng)維護(hù)不當(dāng)?shù)仍蛟斐?。例如:某?015年1月27日12:56—14:21 320cm地溫?cái)?shù)據(jù)錯(cuò)誤,且無(wú)備份站數(shù)據(jù)。15:00正點(diǎn)后,需對(duì)13:00、14:00 320cm正點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新質(zhì)控。因連續(xù)缺測(cè)兩個(gè)時(shí)次(圖4),且14:00無(wú)前后10min數(shù)據(jù)與備份站數(shù)據(jù)代替,需先處理13:00正點(diǎn)數(shù)據(jù)。在“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”中選定13:00,使用“代缺”功能將13:00正點(diǎn)數(shù)據(jù)用12:55數(shù)據(jù)“155”代替并保存;再選定14:00“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”,使用13:00、15:00 320cm地溫值內(nèi)插計(jì)算得出14:00正點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3.6 能見(jiàn)度異常數(shù)據(jù)處理 鳳陽(yáng)站現(xiàn)有能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)只有DZZ3新型站內(nèi)掛接的一套儀器(安徽藍(lán)盾的DNQ2型前向散射能見(jiàn)度儀),無(wú)自動(dòng)觀測(cè)備份設(shè)備。當(dāng)能見(jiàn)度設(shè)備故障或數(shù)據(jù)異常時(shí),非定時(shí)觀測(cè)時(shí)次的正點(diǎn)數(shù)據(jù)中所有能見(jiàn)度數(shù)據(jù)均按缺測(cè)處理;定時(shí)觀測(cè)時(shí)次需進(jìn)行人工補(bǔ)測(cè),但是人工觀測(cè)值僅存入長(zhǎng)Z文件CW段能見(jiàn)度和VV段10min平均能見(jiàn)度,其他VV段自動(dòng)能見(jiàn)度數(shù)據(jù)按缺測(cè)處理。如圖5所示,14:00正點(diǎn)觀測(cè)時(shí)能見(jiàn)度數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,人工補(bǔ)測(cè)能見(jiàn)度3.6km,在“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”頁(yè)面需將CW段定時(shí)能見(jiàn)度和VV段10min平均能見(jiàn)度分別改為36和3 600,VV段1min能見(jiàn)度和最小能見(jiàn)度及出現(xiàn)時(shí)間按缺測(cè)處理。需注意,能見(jiàn)度自動(dòng)記錄缺測(cè)時(shí)不做內(nèi)插處理,不用正點(diǎn)前后10min記錄代替。當(dāng)遇強(qiáng)降水、局部濃煙等現(xiàn)象時(shí),視程障礙自動(dòng)判識(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。此時(shí),需對(duì)定時(shí)觀測(cè)時(shí)次天氣現(xiàn)象記錄進(jìn)行人工訂正,例如需刪除強(qiáng)降水期間誤記的大霧天氣現(xiàn)象。能見(jiàn)度記錄仍以自動(dòng)觀測(cè)為準(zhǔn),允許自動(dòng)能見(jiàn)度記錄與天氣現(xiàn)象不匹配。

4 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)期,地面觀測(cè)業(yè)務(wù)的主要任務(wù)已經(jīng)改變。人工觀測(cè)、整理自記記錄等傳統(tǒng)工作逐漸取消,而觀測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、觀測(cè)設(shè)備維護(hù)等工作已經(jīng)成為觀測(cè)員的主要任務(wù)。ISOS軟件“正點(diǎn)觀測(cè)編報(bào)”是地面觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的第一關(guān),同時(shí)也是處理地面觀測(cè)異常數(shù)據(jù)的有力工具,在地面觀測(cè)業(yè)務(wù)中發(fā)揮著重要作用。隨著地面觀測(cè)業(yè)務(wù)改革的逐步完成及各類新觀測(cè)設(shè)備的逐步啟用,觀測(cè)員需熟練掌握ISOS軟件各類功能,同時(shí)加強(qiáng)觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定與數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)的學(xué)習(xí)和演練,不斷熟悉和總結(jié)各類異常數(shù)據(jù)處理方法,進(jìn)而不斷提升觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量與觀測(cè)業(yè)務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)

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[2]文強(qiáng),張興云,孫松,等.正點(diǎn)地面觀測(cè)數(shù)據(jù)維護(hù)中數(shù)據(jù)異常的分析處理[J].氣象科技,2013,41(3):484-489.

[3]王淑,王行松,張振順.ISOS軟件使用中常見(jiàn)問(wèn)題與處理方法[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2016(6):73-74.

[4]中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司.觀測(cè)司關(guān)于印發(fā)《地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定(2016版)》的通知[G].氣測(cè)函〔2016〕13號(hào).北京:中國(guó)氣象局,2016.

[5]中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心.地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定實(shí)用手冊(cè)[M].北京:氣象出版社,2016:19-25.

[6]QX/T 118-2010.地面氣象觀測(cè)資料質(zhì)量控制[S].北京:氣象出版社,2010. (責(zé)編:張宏民)

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