高空气象数据质量控制应用研究

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摘要:本文基于作者多年的气象数据质量控制工作经验，着重从探空仪基测、探空数据与测风数据的处理审核、L波段数据处理软件各项功能的应用等多个角度入手着重探讨了L波段高空探测资料质量控制方法，仅供参考。

关键词:高空气象;台站审核;方法

1质量控制

所谓高空气象探测数据质量控制指的是检查观测数据质量，并判断其是否与标准要求相符的过程，其目的在于合理地检验数据，进而查找出可疑的、缺测的与错误的数据，再通过标记、数据内差等方法对其进行修正，以保证提出的观测数据与质量要求相符合。原始数据的质量直接影响着每一项气象统计结果的准确性与可靠性，因此，做好气象观测数据质量控制是建设高空气象探测数据库的一项重要内容。

2人工作业检查(地面作业)

2.1放球前的审核。在放球之前应当对探空仪器序列号进行仔细检查，并仔细核对仪器序列号上的参数与观测仪器设备厂家配发的序列参数是否保持一致，还要对dD0～dD5的数值进行核对，并对T0与R0的读数进行检查，既要查看该读数是否正确，还要判断与数值“2”相接近的输入是否异常。通常情况下，R0的有效合格范围为:8.0kΩ≤R0≤20.0kΩ。2.2地面瞬间数据的审核。通常情况下，在放球前后的5min之内应当控制好地面数据要素的最佳读取时间。瞬间观测气压变量的合格标准及正常的基值测定值应当位于－2hPa≤Δp≤2hPa范围之内，湿度与温度变量应当分别控制在－5%≤Δu≤5%与－0.4℃≤Δt≤0.4℃之间。在实际工作中，作者发现瞬间00s与第1秒之间往往会出现温度差值在1℃以上或者更大等现象，一旦出现这一现象必须及时对自动站及人工采集的原始记录数据进行检查，检查以上两者是否保持一致，受到天气变化的影响两者是否出现跳变误差等现象。对比自动站记录数据，查看读数是否出现异常，并对其变化趋势进行对比，找出其中存在的影响因素。当气压瞬间00s与01s之间相差±1hPa或放球后十几秒没有发生变化时，应当对引发这一现象的原因进行判断。若气压值未发生变化则表明早按了“放球”键;若气球上升速度位于350～400m/min之间，计算气压在近地面0.6～0.8hPa之间变化，表明迟按了“放球”键;如果00s和01s所显示的气压值在1.5hPa以上，则表明放球值班工作人员没有及时对放球时间进行修正。2.3放球点位置的选择审核。为防止近距离气球过顶而出现丢球现象，应当尽可能选择能够自动跟踪雷达的下风方向作为放球点。若选择错误的放球点，且未及时对放球点的参数进行修改，则极易导致规定高度300m、量得风层0.5min及第1个规定等压面的风向风速出现错误。

3系统作业检查(空中数据)

3.1野值检查(温压湿飞点)。就L波段高空探测数据审核而言，其重点主要在于科学处理删除飞点和超升速等现象。探空仪在放球之后往往会受到天气异常现象、雷达跟踪、外来信号干扰等多种因素的影响，不仅会削弱气象探测信号，还会使飞点有所增加。若飞点未被完全删除，则极易导致温湿度、高度等观测数据出现异常，在审核过程中必须仔细查看飞点是否被全部删除，并对探空曲线进行自动或手动修改。通常情况下，记录飞点的数量较少时比较容易判断;若记录的飞点较多必须仔细对其进行判断，一般通过上下正常记录点之间连线，检查中间飞点是否在连线之上，来进行取舍。3.2巧用软件功能检查。3.2.1每秒球坐标查询。对低空数据的准确性及是否正常抓球等进行判断;使用00s及01s的方位对放球点的方位进行审核，查看其是否准确;使用这一方法还能够对是否存在旁瓣抓球进行准确判断。3.2.2探空曲线显示查询。通常情况下气压飞点极易导致时高线弯曲，因此应当从显示气压飞点的位置处找出与其相对应的时间，并在“手动修改探空曲线”上将飞点删除。3.2.3终止层选择。终止层选择指的是气球到达一定空间之后将会发生自燃炸裂，一旦出现这一现象必须立即停止本次观测任务。在实际审核过程中，基层台站往往只重视气压下降的时间点，对气压下降之前的温度明显上升时间却忽略不计。放球时间较长导致气压在1min之内变化0.1之内，这时气球发生爆炸时气压值在几十秒内将会发生变化，这一时间段内温度呈现出显著的上升趋势，应当在温度上升时间点对终止层进行选择。

4测风数据审核

4.1测风秒数据的审核。一旦每1min整点数据与其前后各2s之间的数据计算平均值存在着显著差异时，应当将异常的数据去除，再对剩下的数据求取平均值。因此，在预审数据时必须首先对数据进行审核，将突出的数据剔除，并依照相关规定对其进行处理。4.2雷达测风探测记录表。使用雷达测风探测记录表能够快速开展内部一致性检查，所谓内部一致性检查指的是部分密切的气象要求具有一致的变化规律。以气象要素的这一变化规律为依据，能够判断这一要素是否出现异常，进而对风速变化及风层方向等之间的变化规律进行确定。若某一点风向风速发生无规律的突变，此时应当使用“手动修改球坐标曲线”对其进行更正。4.3测风分钟数据的查询。在“数据辅助处理”菜单的“球坐标数据查询”和“手动修改球坐标曲线”界面下审核雷达测风的仰角、方位角、斜距的曲线和测风分钟数据是否正常。对于跳变点则需查找原因，综合分析后再作处理。若仰角、方位跳变可疑，只能删除该分钟数据。若是只有斜距的跳变可疑，则可以选用“探空高度代替斜距”的方法计算处理测风记录。4.4大风层的选取。通常情况下使用系统能够对最大风层进行自动计算与获取，但是相关的审核工作人员不能默认系统的处理结果。在实际的审核过程中，审核员应当判断最大风速是否高于历史极致值，并由“图形显示”菜单一栏“风随高度变化曲线”对最大风层的位置进行快速获取。并依照相关规范要求对最大风层进行审查，查看其是否出现异常。此时如果出现多个大风区记录时则显得非常重要。

5特殊情况处理

5.1下沉记录处理检查。探空气球遇到强下沉气流时，会出现一定程度的下降，在记录时要将下沉阶段的记录进行删除处理。删除时根据气压的变化情况，做好上下气压点之间的衔接。因下沉记录删除后将无法恢复，需要仔细进行判断。5.2风向过南过北计算检查。当风向方向变化过大(一般在180±3°)往往会造成气球过南或过北，系统无法判断造成失测情况出现。目前L波段处理软件使用上下各2个量得风层的风向变化进行规律判断:若4个量得风层的风向自下而上依次增大，可判断风向为顺时针变化;若4个量得风层的风向自下而上依次减小，可判断风向为逆时针变化;若4个量得风层风向变化不一致，无规律可循，不能判断风向变化方向，则按照代替的有关规定代替处理。5.3低空风失测检查。遇低空测风数据缺测(≥2min)应查看值班人员有无补放小球，补放小球应在正点放球后75min内用经纬仪测风(小球)的方法进行补测，目前补放小球都是使用20号气球(固定升速200m/min)，审核员在“探空数据处理”菜单选“小球测风数据输入”菜单下检查“球皮及附加物重”是否输入正确，系统会根据正点瞬间地面气压、温度计算出净举力值。再检查施放时间是否足够满足缺测部分。

6G文件(全月数据)的质量控制

6.1格式检查。高空全月观测数据文件格式检查主要是检查数据文件编码和传递过程中产生的数据结构、长度、类型及各种特定字符的编制是否符合规定的格式，出现错误较多的是数据项长度、数据项错位等错误。产生这类错误的原因是记录中有不合规范的录入数据，“符号”与“字符”的占比空间不一致，该类错误通过质检程序定位直接在文件夹INI下配置设置“GKW-MO_INF”下修改保存即可。6.2质量检查。经过对原始秒数据文件质控后生成的高空全月观测数据文件，对于质检软件提出的疑误，其中秒数据段、分钟数据段、KK段疑误需逐条质控。现用质检软件提疑误较多，但多数不属错误，主要原因是:现用高空全月观测数据文件质检软件参数库引用的是欧洲中心高空质量控制方案标准参数库及相关计算公式导出的参数(如规定等压面层间厚度气候学界限值)，非台站多年实际观测资料统计得出，即使由过去多年观测资料统计得出，由于探空仪传感器的变化，过去的统计资料库(如温度露点差)也不能完全满足现用高空全月观测数据文件的检查。

参考文献

［1］柯莉萍，张艳．L波段系统探测资料质量控制要点［J］．农业与技术，2013，33(8):182．

［2］中国气象局．常规高空气象观测业务规范［M］．北京:气象出版社，2010．

作者:尼玛次仁 薛改萍 单位:西藏气象信息网络中心