数据文件格式下天气现象的起止时间记录方法分析

杨国庆

摘要 地面气象观测中天气现象是重要观测项目，而起止时间是天气现象的重要内容，随着观测自动化的发展，数据文件格式不断规范，《地面气象观测规范》中对天气现象起止时间的记录规定相对滞后。本文从天气现象起止时间存在的问题入手，对其原因进行了分析，并提出了在地面观测自动化不断发展、数据文件格式不断规范下天气现象起止时间记录的解决方案。

关键词 数据文件格式；天气现象；起止时间

中图分类号 P41 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）12-0212-01

天气现象是气象观测台站必须观测的项目之一，也是尚未完全实现自动化观测的项目之一，天气现象记录的准确性直接影响气象资料准确性。现行《地面气象观测规范》中，对天气现象记录时间的规定仍停留在以分钟计的阶段，其资料的记录和整理与测报软件中数据文件的记录格式不完全一致[1-2]。本文以《地面观测数据文件和记录簿表格式》、自动气象站采集记录原理为依据，详细对照《地面气象观测规范》，探讨更加合理、细致且更能全面反映天气现象起止时间的方法。

1 天气现象的记录规定

《地面气象观测规范》中，应该记录起止时间的天气现象有23种，飑出现时间短促，因而只记录开始时间，即共有24种天气现象需要有时间记录，其记录规定如下。①天气现象按出现的先后顺序记录。雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹、雾、雨淞、雾淞、吹雪、雪暴、龙卷、沙尘暴、扬沙、浮尘、雷暴、极光、大风应记录开始与终止时间（时、分）。②飑只记开始时间。凡规定记起止时间的现象，当其出现时间<1 min，则只记开始时间，不记终止时间。③冰针、霾、尘卷风、闪电、轻雾、露、霜、积雪、结冰、烟幕不记起止时间。④若天气现象正好终止于20：00，则应记在当日天气现象栏；若天气现象正好出现在20：00，不论该现象持续与否，均应记入次日天气现象栏。⑤夜间不守班的气象站，观测簿中的天气现象栏划分为“白天（8：00—20：00）”和“夜间（20：00—8：00）”2栏。夜间出现的天气现象记入“夜间”栏，只记符号，不记起止时间；白天出现的天气现象则按上述规定记录在“白天”栏。若现象正好出现在8：00，不论该现象持续与否，均应记入“白天”栏；若正好终止于8：00，则应记在“夜间”栏；若该现象由夜间持续至8：00以后，则分别记入2栏[3]。

2 存在的问题

《地面气象观测规范》中有关天气现象记录的规定中，只有小时和分钟的概念，并没有秒的概念，在观测记录天气现象中容易产生歧义，各台站遵循惯例或上级省市业务主管部门解释规定进行记录，其标准不能得到完全统一，不但给观测员日常的观测记录带来了不便，也对气象观测资料的代表性产生了影响，不适应当前观测自动化发展趋势下，以秒为单位采集、以分钟为单位记录的数据文件格式化的处理方法。

2.1 天气现象出现、终止时间记录

《地面气象观测规范》中规定天气现象按出现的先后顺序记录，对时间的记录只是精确到了分钟，并没有明确秒的舍弃方式，因而会出现歧义。如某一天气现象在15：20′15″出现，按照日常生活惯例，应记为15：20，而依照气象数据文件格式规定，则应记为15：21。

2.2 天气现象出现时间<1 min

《地面气象观测规范》中规定，天气现象出现时间<1 min，则只记开始时间，不记终止时间。对于出现时间<1 min的规定存在歧义，如天气现象于15：20′15″出现，于15：21′05″结束，持续时间只有50 s，但分钟数值上又相差1 min，是否符合天气现象出现时间<1 min的情况。另外，若天气现象于15：20′15″出现，于15：20′55″结束，则观测簿上的时间应记为15：20还是15：21？

2.3 天气现象跨日界（昼夜界）

《地面气象观测规范》中6.3.2（4）（5）规定了天气现象跨日界（昼夜界）的起始时间记录方法，如若天气现象正好终止于20：00，则应记在当日天气现象栏；若天气现象正好出现在20：00，不论该现象持续与否，均应记入次日天气现象栏。所规定的正好出现在20：00或正好终止在20：00是否是必须在20：00′00″这一时间开始或结束的现象才适用于这条规定，还是天气现象出现在19：59′00″—19：59′60″或终止于20：00′00″—20：00′60″也适用该规定，《地面气象观测规范》中并未明确说明。

3 数据文件格式时间记录

在早已实现自动化的常规气象要素（如温度、湿度、气壓、风等）中，《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》都规定了详细的时间概念。如正点地面气象要素数据文件Z文件中规定：“Z文件按北京时计时，以北京时的00′数据作为正点定时数据”[4]。根据这一规定，如Z文件中1月15日16：00，其时间范围为1月15日15：01—15：60（16：00），并且以16：00的记录作为正点定时数据。分钟地面气象要素数据文件（P、T、U、R、W文件）也是以北京时计时，如分钟数据文件中1月15日15：20的时间范围为1月15日15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）。

结合自动气象观测的采样原理分析，气温、湿度、气压、地温、辐射的采样速率为6次/min，去除最大值和最小值，取余下4次采样值的算术平均值为瞬时值。风向、风速的采样速率为1次/min，分别求3 s、2 min、10 min的滑动平均值，3 s平均值为瞬时值。降水量、蒸发量和日照时数的采样速率为1次/min[3]。

如1月15日15：20气温瞬时值，实际上是1月15日15：19′10″、15：19′20″、15：19′30″、15：19′40″、15：19′50″、15：19′60″（15：20′00″）6个采样数据，去掉1个最大值和1个最小值，余下的4次求算术平均而得。1月15日15：20的风向风速瞬时值，实际上是1月15日15：19′58″—15：19′60″（15：20′00″）的滑动平均求得。而15：20的极大风速，实际上是在15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）的60个滑动平均值中的最大值。1月15日15：20雨量瞬时值，实际上是15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）这60 s内翻斗翻动次数的累加值[4]。通过分析温度、湿度、气压、风向风速、降水量等气象要素分钟概念可知，在自动采集状态下，分钟概念均为前1分钟01″至当前分钟00″。如分钟数据文件中1月15日15：20的时间范围，则应为1月15日15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）。

4 对策

通过分析《地面气象观测规范》中存在的问题，借鉴分钟数据文件的采集、记录规定，对《地面气象观测规范》中对天气现象的记录时间进行补充，使其更为合理，做到标准统一，有利于观测员观测记录、数据文件处理。

4.1 明确以秒为观测单位的时间概念

如在1月15日15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）出现的天气现象，均记为15：20，以此类推，15：20′01″出现的天气现象，则应记为15：21。

4.2 明确1 min的时间范围

如1月15日15：20的1 min之内，就是15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″），以此规定，一种天气现象于15：19′05″开始，15：19′55″结束，持续时间为50 s，在观测簿上应只记录开始时间15：20。一种天气现象在15：19′55″开始，15：20′05″结束，持续时间只有10 s，在观测簿上也应记录起止时间15：20—15：21。

4.3 明确日界（昼夜界）的划分界线

如一种天气现象在19：59′01″—19：59′60″（20：00′00″）之内结束，则只记入当日天气现象栏，如一种天气现象在20：00′01″—20：00′60″（20：01′00″）之内开始，则记入次日天气现象栏。如一种天气现象在7：59′01″—7：59′60″（8：00′00″）之内结束，则只记入“夜间（20：00—8：00）”天气现象栏，如一种天气现象在8：00′01″—8：00′60″（8：01′00″）之內开始，则只记入“白天（8：00—20：00）”天气现象栏；如现象由夜间持续至8：00以后，则按规定分别记入2栏。

5 参考文献

[1] 李海川，许丽景，梁如意.一次自动站风速异常记录的分析与处理[J].安徽农业科学，2014（6）：1619.

[2] 袁晓惠，任淑英.气候站复杂天气现象的记录和注意事项[J].黑龙江气象，2004（4）：18-19.

[3] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[4] 中国气象局.地面气象观测数据文件和记录簿表格式[M].北京：气象出版社，2005.