气象辐射观测一级站审核数据库建库方法初探

2015-04-05冉光辉孟庆勇

中低纬山地气象 2015年4期

关键词：数据文件建库气象

冉光辉，孟庆勇，旺堆，丽东

(西藏自治区林芝地区气象局，西藏林芝 860000)

气象辐射观测一级站审核数据库建库方法初探

冉光辉，孟庆勇，旺堆，丽东

(西藏自治区林芝地区气象局，西藏林芝 860000)

为进一步提高自动气象站辐射观测数据的准确性和连续性，提高工作时效，利用西藏林芝辐射一级站2010年5月—2013年5月试运行期间的正点辐射数据文件(H文件)、月气象辐射观测数据格式文件(R文件)，从传感器的检查、H、R文件完整性检查、数据统计、数据录入等几个方面对辐射审核数据库的建库方法进行探讨。此建库方法也可供同类气象台站借鉴和参考。

气象辐射一级站；审核数据规则库；建库方法探讨

1 引言

西藏林芝地区地处西藏东南部，位于26°52′～30°40′N，92°09′～98°47′E。西藏林芝气象辐射观测一级站位于29°40′N，94°20′E，海拔2 991.8 m。有研究表明林芝地区太阳能资源较丰富，总辐射年总量为1 400～1 740 kW·h/(m2·a)[1]。为充分研究利用林芝地区的太阳能资源，就必须保证各项辐射观测数据的准确性和连续性。建立适合本台站的辐射审核数据库是对辐射观测数据进行质量控制的重要技术手段之一，辐射审核数据库的建立能使观测员在日常值班中通过监控软件界面实时掌握各项辐射观测数据是否异常，运用相关知识对异常数据进行分析并采取相应措施排查故障，起到及时对各辐射观测数据进行维护、确保准确的作用。

2 各辐射传感器的准确性检查[2-4]

各辐射传感器采集数据的准确性是建立审核数据库的首要条件，因此必须对各传感器进行准确性检查。

2.1 检查用仪表的选择

1981年世界气象组织(WMO)推荐的太阳常数最佳值为1 367±7 W·m-2，除了紫外(UV)辐射传感器以外，其它各类台站用辐射传感器的灵敏度(K)均在7～14μV·W-1·m2之内。以此为参考数据，可计算出检查用仪表的量程范围和精度要求。

V(最小)=K×E=7×1 367=9 569 μV

V(最大)=K×E=14×1 374=19 236 μV

从上面计算结果可以看出，辐射观测中各类辐射传感器的输出都在0～20 mV范围内，所以要选用能精确测量小数点后3位的数字显示的高精度毫伏表来进行测量检查。

2.2 检查方法

此项工作尽量在没有雨雪现象且辐照度少变的天气情况下进行，最好两个人配合，以缩短测量时间，使仪表测量计算值和自动站观测值具有可比性。

在对传感器常规检查的前提下，选用毫伏表的“DCV区”的“200mV”档将待检查的辐射传感器与毫伏表连接，连接时注意正负极不要接反，若毫伏表测量值前显示“-”号，则是极性接反。读出毫伏表的电压值(V)(换算成微伏电压值)，根据辐射表的灵敏度K值，即可算出辐照度(E)。

将计算出的辐照度与相近时间的自动站观测值相比较，得出各辐射传感器是否达到规定要求的结果。借助自动气象站监控软件(SAWSS)也可检查各辐射传感器接线是否正确。

3 正点辐射数据文件、月气象辐射观测数据文件的完整性检查

3.1 正点辐射数据文件(H文件)的完整性检查

《自动气象站数据质量控制软件》→文件→打开→选择文件类型→正点辐射数据文件(H*.*)→选择需要检查的文件(如H5631201.013)→打开查看是否有缺测数据，如有：则选中缺测数据行(如31日13、14、15时)→文件→数据导入→Restore(分钟数据备份文件夹)→Data→导入→将导入数据格式修改与其它格式一致→保存→输入管理员密码→保存。将AWSataQCFile文件下的H文件复制到AwsSource文件夹下覆盖原H文件。如分钟备份文件夹里无相关数据则按缺测处理。

将检查修改后的H文件转为月气象辐射观测数据格式文件(R文件)。

3.2 月气象辐射观测数据文件(R文件)的准确性检查

《地面气象业务测报软件》→数据维护→格检审核R文件→加载R文件，对数据进行格检审核。

极值检查包括：总辐射最大辐照度<2 000 W·m-2；直接辐射最大辐照度<1 367±7 W·m-2；日总辐射曝辐量<可能的日总辐射曝辐量(特殊情况下，冬季允许超过≤20%，夏季≤15%)。

相关性检查包括：时(日)总辐射曝辐量≥时(日)净全辐射曝辐量；时(日)总辐射曝辐量≥时(日)散射辐射曝辐量；时(日)总辐射曝辐量≥时(日)反射辐射曝辐量；日总辐射曝辐量≥日水平面直接辐射曝辐量；日直接辐射曝辐量≥日水平面直接辐射曝辐量；日总辐射曝辐量与(日散射辐射曝辐量+日水平面直接辐射曝辐量)差的绝对值≤20%日总辐射曝辐量；日总辐射最大辐照度≥日净全辐射最大辐照度。

对格检过程中发现的错误和疑误记录，按相关规定做统计处理。

4 建库所需数据的统计计算

辐射审核数据库的建立需要统计项目共有43项，有的项目不能直接从月气象辐射观测数据文件(R文件)中直接挑取。例：各月累年时总量极大(小)值，人工挑取不仅工作量大，而且容易出错。故我们运用Excel作为统计工具对所需项目数据进行统计，以提高统计数据的准确性，提高工作效率。

4.1 将R文件数据导入Excel

以R5631201.013为例，打开空白的Excel→数据→导入外部数据→导入数据→选择需导入的数据文件R5631201.013打开→下一步→下一步→完成→确定→保存并命名为2013年1月辐数据文件。

净全辐射数据、反射辐射数据，导入Excel文档后与《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》中R文件数据格式不相对应，对两项进行处理。其方法：用记事本将R5631201.013打开，把净辐射指示标志N下的净辐射数据复制到空白的记事本，并保存。打开空白的Excel文档，用导入R5631201.013文件的方法导入数据。然后复制到2013年1月辐射数据文件净辐射指示标志N所指示下的数据文档处，保存。反射辐射处理方法与之相同。

将2013年1月辐射数据文件进行处理，使其符合Excel格式，实现统计。删除各项指示标志数据最后一个“=”符号，插入4～5行空白行留做数据统计用。

4.2 月数据项目的挑取

以挑取项目最多的净全辐射为例，见表1。由表1可看出在净辐射时总量数据后空白的单元格输入时总量极大(小)，在日总量右边的空白单元格，输入合计、平均、月极大(小)，并在右边的单元格选用插入以下公式：MAX(*：*)、MIN(*：*)、SUM(*：*)、1/nSUM(*：*)，(*：*)指选取参与统计的所有单元格。n表示月份日期。通过上述方法可得出该月净全辐射参与建库挑取的各项值。其它项目挑取方法与此方法基本相同。这样就得到2013年1月辐数据文件参与建库所需挑取项目值。

同样的方法可得2011年1月、2012年1月辐射数据文件参与建库所需挑取项各项目值。在这3 a 3个月中挑取相应项目时(日)的大极(小)值作为最后极大(小)值。这样就得出建库所需1月份各项目值。

1—12月份建库项目数据挑取共需设置3*12张表格，公式的插入可用复制的方法解决。需注意的必需根据月份的大小进行修改。如2月份，润年是29 d，平年是28 d。

由以上方法统计挑取的辐射审核数据库共42项，42×12，即502个数据，按照以上统计方法得出西藏林芝气象辐射观测一级站审核数据库所需数据。见表2。

此外，数据库中第43项的各月平均总云量值，需从本站历年总云量观测数据中统计得出。如台站所用的散射辐射传感器以遮光环为遮阳部件，则各月平均总云量值必须输入，否则将直接影响到观测数据的准确性。

如台站所用散射辐射传感器以遮阳片为遮阳部件，则各月平均总云量值不得输入数据库。

5 统计数据录入

5.1 使用OSSMO 2004测报软件台站

为了输入数据的准确性、提高工作效率，以总辐射日总量月平均累年极大值输入为例，将总辐射日总量月平均累年极大值数据扩大100倍复制到记事本。见图1。

表1 2013年1月净全辐项目挑取示意表

表2 林芝站辐射审核数据库数据(输入方法：1～42项扩大100倍，第43项扩大10倍)

续表2 林芝站辐射审核数据库数据(输入方法：1～42项扩大100倍，第43项扩大10倍)

图1 复制到记事本的总辐射日总量月平均累年极大植数据

点击编辑→替换，在出现的对话框中复制两数据间的空白粘贴到查找内容栏中，输入“，”到替换为栏中，点击全部替换。此操作是为了将数据转换为数据库输入格式要求。见图2。

图2 替换后的格式

最后将以上符合数据库输入要求的数据输入到OSSMO 2004测报软件的辐射审核数据库。具体输入方法见图3：双击→OSSMO 2004→SysConfig→SysLib→打开→tabRAuditingData，找到台站区站号行：如本站56312，列MAMDG(总辐射日总量月平均累年极大值)相交的单元格，将图2内容复制到此单元格进行粘贴→保存，依次按照些方法录入其它项。