樊萬珍，張少晨，張嬋娟

(1.海西州氣象局，德令哈 817000；2.西寧市氣象局，西寧 810001)

0 引言

自2020-04-01起，全國地面氣象觀測自動化業(yè)務(wù)正式運行[1]?？h級觀測業(yè)務(wù)重心逐漸向觀測裝備維護維修和現(xiàn)場核查、標(biāo)校或檢測、質(zhì)量管理等職能轉(zhuǎn)變。臺站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、疑誤數(shù)據(jù)處理等任務(wù)上調(diào)至省級業(yè)務(wù)部門。地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS實現(xiàn)自動氣象觀測數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)傳輸[2]。因此，在地面氣象觀測自動化改革業(yè)務(wù)運行中，臺站級地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。為適應(yīng)地面氣象觀測自動化和業(yè)務(wù)改革調(diào)整的新需求，地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件進行了多次升級完善，但在觀測、預(yù)報和服務(wù)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)和平臺的對接應(yīng)用中，仍存在日照小時數(shù)據(jù)統(tǒng)計錯誤、酸雨自動觀測日數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入錯誤、酸雨日數(shù)據(jù)MDOS中入庫數(shù)據(jù)錯誤、視程障礙現(xiàn)象綜合判識錯誤、降水類天氣現(xiàn)象觀測時間不準(zhǔn)確、要素正點分鐘數(shù)據(jù)和小時數(shù)據(jù)不一致、軟件自動數(shù)據(jù)備份中易卡死、BUFR數(shù)據(jù)發(fā)送月末監(jiān)控顯示不正確等諸多問題，因此正確處理軟件應(yīng)用中出現(xiàn)的各類問題，成為臺站級地面綜合觀測業(yè)務(wù)技術(shù)保障中很重要的環(huán)節(jié)。文章通過梳理青海省海西州所屬國家級臺站ISOS軟件升級應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，分析總結(jié)解決方法。使業(yè)務(wù)人員及時掌握問題處理思路和技術(shù)方法，確保采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時上傳，提升觀測數(shù)據(jù)采集、傳輸質(zhì)量，保障地面綜合觀測業(yè)務(wù)穩(wěn)定運行，為天氣預(yù)報、氣象信息、氣候分析、科學(xué)研究和氣象服務(wù)提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件功能介紹

隨著地面氣象觀測自動化改革業(yè)務(wù)的推進，地面氣象觀測業(yè)務(wù)流程不斷優(yōu)化，逐步實現(xiàn)了全面自動化，觀測數(shù)據(jù)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集向信息資源融合。為適應(yīng)地面氣象觀測自動化發(fā)展需要和地面觀測業(yè)務(wù)調(diào)整要求，中國氣象局氣象探測中心組織開發(fā)了地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件(ISOS)，經(jīng)過不斷升級完善，滿足自動化發(fā)展需求，目前使用的ISOS軟件適用于國家級各類地面氣象觀測業(yè)務(wù)，與省級數(shù)據(jù)控制中心數(shù)據(jù)信息化處理無縫銜接，自動編發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化氣象數(shù)據(jù)格式BUFR數(shù)據(jù)文件(圖1)。

圖1 ISOS軟件功能操作界面

地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS (Ver 3.0.3.508)主要包括實時觀測、自定觀測項目、查詢與處理、設(shè)備管理、參數(shù)設(shè)置、計量信息及幫助等功能，實現(xiàn)氣象臺站新型自動氣象站、天氣現(xiàn)象、日照、視頻智能觀測儀、酸雨和凍土等各項觀測數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)自動質(zhì)量控制、視程障礙類天氣現(xiàn)象綜合判識、人工與自動觀測交互、要素顯示、實時觀測等業(yè)務(wù)處理，BUFR格式數(shù)據(jù)文件自動形成，數(shù)據(jù)傳輸、測報通信與監(jiān)控等工作。

2 軟件應(yīng)用中存在的問題及原因分析

2.1 日照小時數(shù)據(jù)錯誤

青海省海西州茫崖、德令哈、茶卡等站均出現(xiàn)過日照小時數(shù)據(jù)錯誤的問題。茶卡52842站2021-09-16T09：00—2021-09-16T10：00日照數(shù)據(jù)缺測，ISOS軟件“日照數(shù)據(jù)編報”界面補調(diào)入庫“9-10”數(shù)據(jù)錯誤為11，日照小時數(shù)據(jù)最大值為10，數(shù)據(jù)保存后“9-10”日照數(shù)據(jù)顯示缺測；MDOS“9-10”日照數(shù)據(jù)缺測。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)日照狀態(tài)、日照逐分鐘數(shù)據(jù)正常，日照小時數(shù)據(jù)存在統(tǒng)計錯誤。

2.2 降水類、視程障礙天氣現(xiàn)象自動觀測錯誤

降水天氣、沙塵天氣過程中自動觀測降水、視程障礙天氣現(xiàn)象及起止時間出現(xiàn)明顯錯誤。降水天氣過程出現(xiàn)霾、霧、毛毛雨等現(xiàn)象，日間(08：00—20：00)自動觀測降水類天氣現(xiàn)象出現(xiàn)時間與實況不一致。沙塵天氣過程ISOS軟件先判識為霾現(xiàn)象，浮塵、揚沙、沙塵暴天氣現(xiàn)象判識錯誤或出現(xiàn)時間明顯滯后。

2.3 小時降水量和分鐘降水量不一致

ISOS軟件自動編發(fā)BUFR數(shù)據(jù)文件中分鐘降水量數(shù)據(jù)取自“分鐘數(shù)據(jù)表”，“分鐘數(shù)據(jù)表”不能修改。滯后降水、疑誤降水量數(shù)據(jù)臺站級處理后小時和分鐘降水量不一致。

2.4 酸雨自動觀測日數(shù)據(jù)自動編發(fā)錯誤

自2021-07-01酸雨自動、人工平行觀測進入第2階段，酸雨自動觀測記錄為正式觀測記錄，ISOS軟件存在酸雨自動觀測數(shù)據(jù)不能自動調(diào)入，或自動調(diào)入數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)不全、數(shù)據(jù)格式錯誤的情況，手動錄入自動觀測數(shù)據(jù)編發(fā)日數(shù)據(jù)文件后“酸雨日數(shù)據(jù)記錄薄”中日數(shù)據(jù)記錄無法保存，08：00—08：00降水量≥0.1 mm，不足1.0 mm時棄樣，日數(shù)據(jù)文件按無降水量自動編發(fā)，日數(shù)據(jù)MDOS中入庫數(shù)據(jù)錯誤，或不自動編發(fā)日數(shù)據(jù)文件。08：50—11：50自動分析結(jié)果pH值、K值等觀測數(shù)據(jù)，ISOS軟件“酸雨日數(shù)據(jù)記錄薄”中不能自動調(diào)入顯示，需手動錄入觀測數(shù)據(jù)編發(fā)更正數(shù)據(jù)文件。

2.5 降雨期間三雨設(shè)備觀測無降水量

夏季(6—9月)啟用三雨設(shè)備觀測降雨期間，出現(xiàn)降雨天氣過程中分鐘降水量采集無降水的現(xiàn)象，經(jīng)查，分鐘累計降水量傳輸值與標(biāo)準(zhǔn)值不一致，標(biāo)準(zhǔn)值與稱重降水量觀測值及實況相符，ISOS軟件自動編發(fā)的數(shù)據(jù)是分鐘降水量傳輸值。

3 軟件異常問題處理方法

3.1 日照小時數(shù)據(jù)統(tǒng)計錯誤的處理方法

ISOS軟件中重新下載了2021-09-16T00：00—2021-09-17T00：00的日照數(shù)據(jù)，覆蓋正常數(shù)據(jù)，下載完成后通過“日照數(shù)據(jù)編報”界面查看各小時日照數(shù)據(jù)統(tǒng)計正確，“保存”后，通過“省級自定與應(yīng)急觀測”功能菜單重新編發(fā)17日00:00 BUFR數(shù)據(jù)文件，16日日照小時數(shù)據(jù)正常入庫到MDOS。有時重新編發(fā)00:00 BUFR數(shù)據(jù)文件后，MDOS中日照數(shù)據(jù)入庫仍然無法更正，需要業(yè)務(wù)值班員及時查看MDOS中更正數(shù)據(jù)入庫情況，及時聯(lián)系省級數(shù)據(jù)中心信息處理人員進行手動更正。

3.2 自動觀測降水類、視程障礙等天氣現(xiàn)象錯誤的處理方法

《青海省地面氣象觀測自動化改革綜合氣象業(yè)務(wù)運行規(guī)定(2021修訂)》中規(guī)定：自動觀測降水、視程障礙等天氣現(xiàn)象或起止時間出現(xiàn)明顯錯誤(如：降水相態(tài)錯誤)時，應(yīng)結(jié)合實況、雷達、自動氣象站數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控等多源觀測數(shù)據(jù)進行綜合判定質(zhì)控，否則記錄按缺測處理[3]。視程障礙類天氣現(xiàn)象判識結(jié)果出現(xiàn)異常，應(yīng)參考上游天氣狀況、衛(wèi)星云圖、本地大氣成分監(jiān)測數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控等資料，結(jié)合本站地面氣象觀測數(shù)據(jù)進行綜合分析，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行確認或修改，必要時結(jié)合人工觀測進行訂正。降水、沙塵天氣過程中值班業(yè)務(wù)人員應(yīng)及時通過“省級自定與應(yīng)急觀測”功能正點、定時觀測時次人工質(zhì)控，編發(fā)正確的數(shù)據(jù)文件，并及時查看MDOS平臺更正數(shù)據(jù)入庫、預(yù)報預(yù)警服務(wù)相關(guān)平臺中數(shù)據(jù)同步情況，聯(lián)系預(yù)報、服務(wù)人員說明天氣實況。

3.3 小時降水量和分鐘降水量不一致臺站級處理方法

《青海省地面氣象觀測自動化改革綜合氣象業(yè)務(wù)運行規(guī)定(2021修訂)》中規(guī)定：若無降水天氣現(xiàn)象，因其他原因(昆蟲、風(fēng)、沙塵、樹葉、人工調(diào)試、設(shè)備故障等)造成降水量記錄異常時，應(yīng)刪除該時段內(nèi)的全部分鐘和小時降水量；降水天氣現(xiàn)象停止后仍有降水量，若能判斷為滯后(量一般為≤0.3 mm，且滯后時間不超過2 h)，可將該量累加到降水停止的分鐘和小時時段內(nèi)，否則將該量刪除；稱重式雨量傳感器在降水過程中，伴隨有沙塵、樹葉等雜物時，按正常降水記錄處理；液態(tài)降水溢出或固態(tài)降水堆至口沿以上，或降水過程中取水，該時段降水按缺測處理；稱重式降水傳感器承水口內(nèi)沿堆有積雪或雨凇時，應(yīng)及時清理到收集容器內(nèi)，由此產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，分兩種情況處理，能判斷降水結(jié)束時間的，若收集的雪量≤0.3 mm，應(yīng)參照滯后降水的規(guī)定處理，即將該量累加到降水停止的分鐘和小時時段內(nèi)，若收集到的雪量>0.3 mm，加入到降水結(jié)束的時次，該時次降水時段內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)按缺測處理；不能判斷降水結(jié)束時間的，加入到有降水量的最后1個時次，該時次內(nèi)的分鐘數(shù)據(jù)按缺測處理。

出現(xiàn)上述錯誤或滯后降水量時，臺站級業(yè)務(wù)人員需根據(jù)實況及時處理小時和分鐘降水量，通過“省級自定與應(yīng)急觀測”功能正點時次人工修改質(zhì)控小時降水量數(shù)據(jù)，編發(fā)正確的BUFR數(shù)據(jù)文件，修改小時降水量并正確入庫到MDOS中，應(yīng)及時在MDOS中將小時、分鐘數(shù)據(jù)處理情況備注信息上傳，由省信息中心數(shù)據(jù)質(zhì)控人員完成MDOS分鐘降水量修改。

3.4 酸雨自動觀測日數(shù)據(jù)自動編發(fā)問題處理方法

首先，在ISOS軟件中查看“酸雨日數(shù)據(jù)文件編發(fā)”界面日數(shù)據(jù)降水起止時間、pH值、K值、降水量、降水現(xiàn)象等是否正確，降水起止時間、風(fēng)向風(fēng)速、降水量、降水現(xiàn)象不正確時按自動氣象站觀測數(shù)據(jù)正確錄入，pH值、K值、樣品溫度數(shù)據(jù)選用酸雨自動分析儀測量數(shù)據(jù)正確錄入。

其次，ISOS軟件08：50和11：50自動編發(fā)酸雨日數(shù)據(jù)文件，值班員及時在MDOS中查看酸雨日數(shù)據(jù)文件是否入庫、內(nèi)容是否完整正確；若MDOS中酸雨日數(shù)據(jù)文件沒有入庫或入庫數(shù)據(jù)不正確，需要重新編發(fā)數(shù)據(jù)文件。

重新編發(fā)酸雨日數(shù)據(jù)文件步驟：在ISOS軟件中檢查“酸雨日數(shù)據(jù)文件編發(fā)”日數(shù)據(jù)，重新編發(fā)；在MDOS中及時查看更正數(shù)據(jù)入庫是否完整正確；反復(fù)編發(fā)仍不正確，需要將ISOSin\Send\sendbakG.0003.0003.R001目錄下需要補發(fā)的日期文件夾刪除，重啟臺站傳輸客戶端；在酸雨日記錄簿點擊“數(shù)據(jù)保存”，然后點擊“上傳文件”；若MDOS中入庫CCB數(shù)據(jù)不正確，更正數(shù)據(jù)文件需要發(fā)到CCC才能正常入庫。

酸雨自動觀測日數(shù)據(jù)中的備注信息需要值班人員每日在MDOS中及時上傳，方法同A文件備注信息上報。

3.5 三雨設(shè)備觀測無降水量的處理方法

地面氣象觀測業(yè)務(wù)中自動觀測降水量的儀器有翻斗式雨量傳感器和稱重式降水傳感器兩種。其中翻斗式雨量傳感器測量降雨；稱重式降水傳感器則是一種適合固態(tài)、液態(tài)和混合態(tài)降水總量及降水強度測量的、全自動、全天候降水觀測儀器。降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器是指采用3個0.1 mm翻斗式雨量傳感器作為雨量感應(yīng)元件，通過嵌入式微控制器對3個傳感器的輸出值進行融合處理，輸出相對可靠雨量瞬時值的測量儀。降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器數(shù)據(jù)接口為CAN總線接口，通過CAN總線掛接到自動氣象站主采集器[4]。

夏季(6—9月)啟用三雨設(shè)備觀測降雨期間，稱重式降水傳感器全年掛接，降雨天氣過程分鐘降水量采集無降水，稱重降水量與實況有降水量時，ISOS軟件中應(yīng)及時將雨量數(shù)據(jù)源切換至稱重式降水傳感器，重新調(diào)取降水期間的正點數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)，并及時編發(fā)正點數(shù)據(jù)文件，分鐘數(shù)據(jù)聯(lián)系省信息中心數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中心修改，MDOS中上報備注信息。

4 結(jié)束語

在地面氣象觀測自動化改革業(yè)務(wù)的推進中，地面氣象觀測業(yè)務(wù)流程不斷優(yōu)化，自動觀測項目不斷增加，地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS 不斷升級完善。若軟件數(shù)據(jù)采集傳輸、預(yù)報和服務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與平臺的對接中出現(xiàn)異常記錄，會影響觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和預(yù)警及時率，因此建議臺站業(yè)務(wù)值班人員認真做好設(shè)備、軟件運行狀態(tài)監(jiān)控，出現(xiàn)異常情況時，及時聯(lián)系設(shè)備廠家和軟件技術(shù)老師進行技術(shù)指導(dǎo)，排查異常記錄原因，及時處理疑誤數(shù)據(jù)。