張 磊 薛箏箏 劉青松 孫嘉楠 張婷婷

1.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750002

地面觀測(cè)資料屬于大氣探測(cè)資料的一項(xiàng)主要內(nèi)容，是氣象工作開(kāi)展的重要前提。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，氣象觀測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越全面，不斷有新的氣象觀測(cè)站網(wǎng)建立，相關(guān)部門(mén)對(duì)地面氣象觀測(cè)站網(wǎng)方面重視度越來(lái)越高。當(dāng)前世界范圍內(nèi)開(kāi)始大量建設(shè)地面自動(dòng)觀測(cè)站網(wǎng)，在時(shí)間和空間方面分辨率越來(lái)越高。因?yàn)樘鞖鈾z測(cè)不僅關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，同時(shí)還與人民日常生活存在十分密切聯(lián)系，利用天氣檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)災(zāi)害天氣的有效防范和避免。因?yàn)楹芏嘈滦妥詣?dòng)氣象站剛剛建立，缺乏長(zhǎng)期歷史觀測(cè)分析結(jié)果，對(duì)新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量有非常嚴(yán)重影響，必須要做好新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量控制，本文就此展開(kāi)研究分析。

1 新型自動(dòng)氣象站概況

新型自動(dòng)氣象站建設(shè)不僅可以降低測(cè)報(bào)人員工作量和工作強(qiáng)度，同時(shí)還能使地面測(cè)報(bào)質(zhì)量有明顯提高。新型自動(dòng)氣象站改進(jìn)了傳統(tǒng)自動(dòng)氣象站，由傳感器、通信、電源和采集器四大主要組成，新型自動(dòng)氣象站應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分鐘氣象要素信息的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，利用電子信息自動(dòng)化技術(shù)成果，能夠更好地采集溫度、降水量、風(fēng)俗、蒸發(fā)量等方面氣象要素。相比于傳統(tǒng)自動(dòng)氣象站，新型自動(dòng)氣象站儀器性能、觀測(cè)精度和抗干擾能力等有明顯提高。另外，新型自動(dòng)氣象站還能實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控功能的優(yōu)化和拓展，實(shí)現(xiàn)對(duì)分鐘氣象要素?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)文件相結(jié)合，判斷是否有缺測(cè)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)存在，保證地面氣象觀測(cè)工作順利有效開(kāi)展，提供準(zhǔn)確、及時(shí)的地面氣象觀測(cè)資料，更好支撐社會(huì)各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)行。

2 新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量影響因素

新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量存在較多影響因素，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 觀測(cè)儀器因素

當(dāng)前地面觀測(cè)站所使用的儀器設(shè)備有著非常高靈敏度，在使用過(guò)程中容易有通訊線路異常、采集器損壞、計(jì)算機(jī)故障和電源故障等情況出現(xiàn)。比如，實(shí)際觀測(cè)中違反氣象觀測(cè)要求，沒(méi)有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成傳感器校準(zhǔn)等，非常容易發(fā)生氣象要素?cái)?shù)據(jù)異常情況。在保持氣象條件一致情況下，觀測(cè)儀器需要重復(fù)進(jìn)行同類(lèi)型氣象要素?cái)?shù)據(jù)的測(cè)量，同時(shí)因?yàn)榇嬖谳^多外界因素干擾，非常容易增大觀測(cè)氣象要素誤差。

2.2 新型自動(dòng)氣象站選址

當(dāng)前我國(guó)氣象事業(yè)現(xiàn)代化水平越來(lái)越高，不斷有新儀器、設(shè)備應(yīng)用在自動(dòng)氣象站中，這些儀器設(shè)備多由智能化電子元件組成，敏感性非常高，非常容易受到外界環(huán)境因素的影響和干擾。在新型自動(dòng)氣象站選址過(guò)程中，需要提前對(duì)氣象站建設(shè)區(qū)域展開(kāi)調(diào)查研究，區(qū)域選擇需要有適宜溫度、濕度以及光照等，同時(shí)不受電磁干擾等因素影響，加大技術(shù)監(jiān)督力度，提高新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2.3 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行故障

新型自動(dòng)氣象站在氣象信息觀測(cè)過(guò)程中對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)有非常大的依賴性，只有保證通訊網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，才能使新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到提高。地面氣象觀測(cè)工作開(kāi)展過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行故障問(wèn)題相對(duì)較為少見(jiàn)，但是當(dāng)有暴雨、大風(fēng)以及人為破壞等情況出現(xiàn)時(shí)，非常容易使通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障甚至中斷，對(duì)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)采集和上傳有非常大影響，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和及時(shí)性無(wú)法得到保證。

2.4 氣象觀測(cè)人員業(yè)務(wù)素養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，不斷有新的現(xiàn)代化觀測(cè)儀器出現(xiàn)，在氣象觀測(cè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，發(fā)揮巨大價(jià)值和作用。各項(xiàng)氣象工作開(kāi)展過(guò)程中在人員方面要求也越來(lái)越嚴(yán)格，觀測(cè)人員必須要具備熟練使用新觀測(cè)儀器和技術(shù)能力。然而實(shí)際工作過(guò)程中，有氣象觀測(cè)人員存在專(zhuān)業(yè)水平不足、綜合素養(yǎng)低等情況，很多老員工不具備足夠的學(xué)習(xí)能力，最終影響整個(gè)觀測(cè)隊(duì)伍技術(shù)水平提高，在觀測(cè)過(guò)程中無(wú)法熟練使用和應(yīng)用新設(shè)備技術(shù)，無(wú)法保證觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2.5 外界環(huán)境因素

隨著全球氣候變暖，各類(lèi)極端災(zāi)害事件頻發(fā)，很大程度上增大地面氣象觀測(cè)工作難度，觀測(cè)環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，開(kāi)展氣象觀測(cè)工作時(shí)容易有偏差和不穩(wěn)定等情況出現(xiàn)，影響氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。在各類(lèi)復(fù)雜天氣現(xiàn)象中，雷電天氣影響最為嚴(yán)重，一旦出現(xiàn)雷電天氣，不僅會(huì)破壞臺(tái)站電力系統(tǒng)，同時(shí)還嚴(yán)重影響地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)正常采集和傳輸，如果未做好防雷工作，容易損壞到觀測(cè)儀器和設(shè)備，進(jìn)而影響地面氣象觀測(cè)工作順利進(jìn)行。

3 新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量控制方法設(shè)計(jì)

3.1 分析數(shù)據(jù)缺測(cè)情況

自動(dòng)站數(shù)據(jù)質(zhì)量很大程度上受到數(shù)據(jù)完整性等因素影響，一般可以將數(shù)據(jù)缺測(cè)分為兩種形式：一種是單一氣象要素缺測(cè)，另一種是所有氣象要素缺測(cè)；單一氣象要素缺測(cè)情況的出現(xiàn)與傳感器自身、傳感器采集器連接通信線路故障等有關(guān)，全部氣象要素缺測(cè)情況的出現(xiàn)與采集器故障以及計(jì)算機(jī)設(shè)備通訊故障等因素有關(guān)。

3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制識(shí)別方法

數(shù)據(jù)質(zhì)量識(shí)別控制主要是識(shí)別和控制數(shù)據(jù)質(zhì)量瞬時(shí)值和瞬時(shí)氣象值，通過(guò)標(biāo)識(shí)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)置信度的定性描述。根據(jù)不同數(shù)據(jù)類(lèi)型，標(biāo)注可以劃分為10種不同類(lèi)型，0～9共10種。不同質(zhì)量控制碼決定不同數(shù)據(jù)檢查方法，面對(duì)同一觀測(cè)數(shù)據(jù)，如果存在不同質(zhì)量控制碼，那么在檢查方法選擇方面同樣也會(huì)有一定差異性，綜合分析不同檢查方法，明確觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制碼，使檢查數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性得到保證。

3.3 氣候極值的控制

不同自動(dòng)氣象站，站內(nèi)氣候極值范圍存在一定差異性，可以根據(jù)不同月份設(shè)置不同氣象要素極值，再完成氣候界限值的設(shè)置，通過(guò)這種方式，提高氣溫、氣壓等氣象要素質(zhì)量控制有效性。

3.4 時(shí)間連續(xù)性控制

在時(shí)間范圍一定情況下，氣象要素值不同，波動(dòng)情況也存在明顯差異，因此，需要做好氣象要素時(shí)間連續(xù)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象要素?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性的分析，如果氣象要素值長(zhǎng)時(shí)間未發(fā)生變化，則可將其看作異常值。

3.5 內(nèi)部一直性檢查

針對(duì)同一站點(diǎn)同一時(shí)刻所觀察到的數(shù)據(jù)，還需要檢查氣象學(xué)相關(guān)性，利用對(duì)比分析等方式，找到存在矛盾和沖突的氣象要素，將其看作為可疑要素，選擇科學(xué)合理的分析方法，做好對(duì)氣象要素的更正，保證準(zhǔn)確性。

4 新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量提升策略

首先，做好自動(dòng)氣象站日常維護(hù)工作，正點(diǎn)觀測(cè)前，值班人員需要對(duì)觀測(cè)儀器和設(shè)備展開(kāi)檢查，同時(shí)仔細(xì)分析所觀測(cè)到的氣象要素是否有異常等情況出現(xiàn)，通過(guò)與備份站資料對(duì)比等方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的異常問(wèn)題并給予針對(duì)性處理措施。定期做好不同氣象要素傳感器和相關(guān)設(shè)備的檢查，每月檢查線路是否有破損等情況，接線口緊固性等。提高在網(wǎng)絡(luò)管理方面重視度，認(rèn)真總結(jié)日常觀察中故障原因，當(dāng)有緊急情況出現(xiàn)后及時(shí)給予科學(xué)合理的處理方式，同時(shí)加大環(huán)境巡視和保護(hù)力度；其次，重視對(duì)工作人員的培訓(xùn)和教育，觀測(cè)人員在日常工作過(guò)程中需要積極主動(dòng)參與各級(jí)主管在新業(yè)務(wù)技術(shù)方面的培訓(xùn)，尤其重視新的制度、規(guī)定和規(guī)范等方面知識(shí)學(xué)習(xí)。定期組織報(bào)測(cè)人員開(kāi)展交流會(huì)，溝通和交流氣象觀測(cè)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題和異常，尋找針對(duì)性解決措施，使業(yè)務(wù)人員業(yè)務(wù)水平和綜合素養(yǎng)得到提高和改進(jìn)，更好地保證新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量；最后，做好臺(tái)站監(jiān)控管理，為保證自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量，需要做好對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)的優(yōu)化和完善，觀測(cè)人員需要重視觀測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)控管理，尤其是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣象要素，需要找到存在的問(wèn)題和異常，給予科學(xué)合理解決處理方法。如果故障問(wèn)題處理難度大，很難在短時(shí)間內(nèi)得到解決，需要及時(shí)上報(bào)至上級(jí)部門(mén)，在故障未解決時(shí)，人工記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，保證氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，提高氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

新型自動(dòng)氣象站資料控制具有十分重要的作用和意義，當(dāng)前新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量受到多個(gè)方面因素影響，氣象觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性和及時(shí)性無(wú)法得到保證，對(duì)新型自動(dòng)氣象站價(jià)值和功能發(fā)揮產(chǎn)生非常大影響。新型自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量控制可通過(guò)分析數(shù)據(jù)缺測(cè)情況、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制識(shí)別方法、氣候極值控制、時(shí)間連續(xù)性控制、內(nèi)部一直性檢查等方式實(shí)現(xiàn)，在提高數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量的同時(shí)將新型自動(dòng)氣象站價(jià)值和作用充分全面發(fā)揮出來(lái)，更好地滿足氣象觀測(cè)工作需要。