自动气象站资料质量控制方法浅析

2018-08-01李建明

现代农业 2018年7期

李建明

（内蒙古二连浩特市气象局,内蒙古二连浩特 012600）

1 自动气象站的功能

自动气象站的功能包括：数据采集、数据处理、数据存储、数据传输、数据质量控制。数据采集功能是指通过采集器采集需要观测的气象要素值。数据处理功能是将采集的气象要素运算处理后再转换成气象要素值。而接有计算机终端的自动站会将观测数据进一步传输给计算机终端，观测数据会被计算机终端的地面测报业务软件作进一步的分析和处理。数据存储功能就是将经过数据处理后获得的各种气象要素的采样值及气象要素的观测值按规定的统一的数据格式在存储器内进行存储。数据传输功能是将各种气象要素观测数据按照统一规定的格式生成各种报文、各种数据文件后，通过采集器的通信接口直接将观测数据传输给与之相连接的终端设备。数据质量控制的功能是为了保证所获取的观测数据的质量，在数据采集器中需对观测数据进行差错检测及标示工作。

2 自动气象站实时资料质量控制方法

自动气象站实时资料质量控制主要是对自动气象站的采样值和测量值进行实时质量控制，从而确保原始资料的正确。观测资料质量控制要求就是要确定正确的数据，找出缺测数据、错误数据、可疑数据，同时对这些数据进行标识或者用尽可能准确的数据来代替，消除异常数据。

2.1 采样值的质量控制

检查每一个样本值是否在其传感器的测量范围内，若样本值超出其测量范围，则该样本应被舍去，并且该样本不再参与后面的相关参量的计算。

采样值的时间一致性检查主要是针对要素值具有连续性变化的气象要素。用于检查要素采样值之间的不真实跳跃，检查当前样本与前一个样本的差值是否大于相应的阈值，前后两者差值大于阈值，则将当前样本值视作可疑值，而且不能参加平均值的计算。

2.2 瞬时值的质量控制

瞬时值是指1min的平均值或总量值，对于风指的1min、2min或10min的平均值。瞬时数据主要包括气温、相对湿度、本站气压、地面温度、浅层地温、深层地温，风向、风速、降水量、日照、辐照度等。

合理性检查主要是检查各气象要素的瞬时值是否在其合理界限范围之内，其合理界限值参考范围如表1所示。

如果气象要素的瞬时值超出以上允许的界限范围，则该值标记为错误数据。

2.3 瞬时值时间一致性检查

时间一致性检查主要是检查气象要素的当前瞬时值与上一次瞬时值的差值是否超过给定的界限范围，即是检查要素瞬时值的变化率，检测其不真实的尖峰或跳变值，或因传感器故障引起的异常值。

若当前的瞬时值与上一次瞬时值的差异大于错误界限值范围，则该瞬时值应作为错误记录处理。若当前的瞬时值与上一次瞬时值的差异大于可疑界限值范围，则该瞬时值应作为疑误记录处理。

3 自动气象站非实时资料质量控制方法

表1 自动气象站瞬时值的合理界限值参考范围

由于自动气象站质量控制包括实时质量控制和非实时质量控制，因此在对自动气象站数据进行实时质量控制后还得对其进行非实时质量控制。自动气象站的非实时资料的质量控制是指对自动气象观测记录以及其统计值的质量控制，进一步确保自动站资料质量。非实时资料质量控制包括气候学合理界限值检查、逻辑检查、气候历史极值检查、内部一致性的检查、时间一致性的检查及综合判别检查等。

3.1 气候学界限值检查

每个气象要素从气候学的角度上讲，都有其临界值。气候学检查主要是检查气象要素值是否超出其临界值范围。超出其临界值范围的气象要素值则视为错误的记录，应予以剔除。各气象要素气候学合理界限值如表2所示。

表2 各气象要素气候学合理界限值表

3.2 逻辑检查

各气象要素的观测记录均有一定的逻辑规律，逻辑检查主要是检查各气象要素值是否符合一定的逻辑规律，若违背其逻辑规律的气象记录则视为错误记录。各气象要素观测记录的逻辑规律如下：

(1)各记录及极值出现时间的小时及分钟范围：时间为 0≤h≤23，0≤min≤59；(2)相对湿度≤100%；(3)总云量、低云量≤10成；(4)冻土深度层除上限、下限值均为0cm外，其余的冻土深度层上限＜下限；(5)电线积冰的厚度≤直径。

3.3 气候极值检查。

气候极值是指在固定的气象台站历史上曾出现过的气象要素的最大值或最小值，或者是在一定时间范围内出现的概率很小的气象记录。在进行气候极值检查时，首先要计算出被检查台站不同月份的历史气候极值，再对观测数据进行检查是否超出历史气候极值。随着极端天气气候事件的频繁出现及气候的变化，一些气候历史极值可能会被突破，这就需要进行进一步检查判断其正确与否。