基于气象资料业务系统（MDOS）的高空探测数据质量控制与分析

陈 敏，韩 玲，王雅萍

（甘肃省气象信息与技术装备保障中心，甘肃 兰州 730000）

高空探测是气象基础业务之一,探测数据主要用于天气预报、气候分析、科学研究和国际交换等。近年来，为实现数据实时质控，缓解各类数据报表文件的审核压力，全国气象部门采用气象资料业务系统（MDOS）操作平台（V2.2 版本）实现了对国家地面气象观测站、区域站、高空站、酸雨站、辐射站和土壤水分站等观测站网的自动化质量控制。依据质控方案，MDOS 自动质量控制模块从参数核查，阈值检查，时间一致性、空间一致性和内部一致性检查等方面对可疑或错误数据显示自动质控疑误信息，审核员根据业务规定处理疑误数据[1，2]。经过数次升级，MDOS 自动质控模块不断改善，尤其对地面数据勘误准确率显著提高，但对于高空站等其他类型数据，从质控方案和效果评估上都需要完善[3]。

2020 年1 月起，甘肃省正式开展MDOS 操作平台对高空站数据自动质控的业务化运行，并与原人机交互审核流程双轨并行。目前，全省9 个探空台站的探空原始数据文件通过甘肃省气象信息与技术保障中心数据质量控制室指定的服务器每日10点半前将前日19 时与当日07 时S 文件上传，由省级高空探测审核员提取至L 波段高空气象探测系统数据处理软件进行审核。通过对比传统原审核流程中人工挑取的可疑数据[4-6]与气象资料业务系统（MDOS）操作平台自动质控的疑误信息，总结二者不一致情况，为高空数据质量控制模块后续升级提供参考依据。

1 台站参数与地面基值测定及瞬间要素值的判定

对探空数据审核时，应首先对施放时间、探空仪型号、台站名、海拔高度、经度、纬度、仪器号码及基值测定、瞬间要素值进行校对判定，目前MDOS操作平台无法判别这些要素是否有疑误。从2020年6 月1 日起，探空台站原使用的探空仪GTS1-2、GTS1、GTS1-1 型正式用改进型探空仪（GTS11 南京大桥厂、GTS12 上海长望无线电23 厂、GTS13 太原无线电厂）替换，同时改进型探空仪的基值测定合格标准也有了变化，见表1。

表1 基值测定合格标准

其中，GTS13 改进型探空仪不需要调入探空仪参数文件，故高空气象探测记录表中GTS13 探空仪参数显示区域为空白。另外，基值测定、瞬间观测使用了地面自动站观测数据，基测气压值使用基测箱数据，因此降低了人工读取数据造成的疑误；而当数据误差较大时，还应核查对应地面自动站数据，对疑误信息反馈台站进行更改上传。但MDOS 操作平台对基值测定、施放瞬间观测数据误差不明显时未进行质疑，疑误数据较明显时的质疑对原审核流程会有帮助，如下例子所示：

（1）56080 合作探空站，经人工审核2020 年10月15 日19 时地面瞬间要素漏输风向、风速，经核查地面自动站风向360 度、风速为3m/s，而MDOS默认风向为0 度、风速为0.1m/s，疑误信息如图1所示。

图1 56080 合作探空站MDOS 质控疑误信息

（2）53915 崆峒探空站，经查2021 年5 月3 日19 时地面风向357 度，误输入367 度，MDOS 在只有超出数值范围才可以质疑出疑误信息，如图2 所示。

图2 53915 崆峒探空站MDOS 质控疑误信息

（3）如果温度、湿度、能见度有漏输或错输、云量与云状矛盾的情况，MDOS 无法自动质控，只能通过人工审核发现。

2 探空部分

主要针对探空气压、温度、湿度飞点的判定，如53915 崆峒探空站，经查2020 年12 月30 日07 时探空记录：探空36 分23 秒温度飞点未删除，影响到第二对流层顶的选取；35 分46 秒～38 分57秒湿度跳变未删除，影响到湿度记录。在删除飞点后，对流层顶选取正确，如图3 所示，见表1、表2。MDOS 操作平台只显示出对流层顶温度异常，如图4 所示。

表1 53915 崆峒探空站探空对流层顶选取错误示意

表2 53915 崆峒探空站探空对流层顶选取订正

图3 53915 崆峒探空站探空飞点记录

图4 53915 崆峒探空站MDOS 探空疑误信息

3 测风部分

主要针对传统审核流程与MDOS 操作平台自动质控信息在仰角、方位、斜距、风向、风速的判定进行对比分析。

（1）参与量得风层风向、风速计算的球坐标仰角、方位角、斜距计算分钟数据（经过质量控制的）分别是该整分钟及其上下2S 的仰角或方位角或斜距之和的平均值，故秒数据的跳变会影响到仰角、方位角、斜距的数据，从而影响到量得风层的计算值，有些变化较大的数据需要删除只能人工干预；MDOS 操作平台只是提出可疑，但不能删除，故与L 波段高空气象探测系统数据处理软件下对数据的处理有差异。

（2）测风出现旁瓣抓球时仰角、方位角、斜距数值变化规律：MDOS 操作平台无法判定，只能在L 波段高空气象探测系统数据处理软件下人工判别提出质疑,例如，53915 崆峒探空站2021 年4 月4 日19 时旁瓣抓球导致数据有误，在L 波段高空气象探测系统数据处理软件中，分钟仰角、方位变化规律，而从每秒球坐标数据查询中人工判别20min 以后仰角、方位秒数据异常；MDOS 操作平台质疑信息只显示为风特性层缺测，如图5，6 所示。

图5 53915 崆峒探空站旁瓣抓球L 波段高空气象探测系统数据处理软件示意

图6 53915 崆峒探空站旁瓣抓球MDOS 操作平台质疑信息

（3）因量得风层的计算采用分钟仰角、方位角、斜距的数据，MDOS 操作平台仅质疑秒数据，对分钟数据无法质控出来，因此对探测资料的准确性不能保障；但L 波段高空气象探测系统数据处理软件下可采用探空高度代替斜距的方法将错误的分钟斜距数据更改。

（4）如遇有近地面层高空风失测，经纬仪补放小球的观测数据MDOS 也不能质疑疑误信息。

4 探空、测风终止层判定

MDOS 操作平台仅能显示仰角、方位角、斜距的秒数据变化，特别是高空温度、气压、湿度秒数据有跳变时对终止层的判断提出质疑，造成疑误的质控信息较多，因此在L 波段高空气象探测系统数据处理软件下的探空数据查询和每秒球坐标数据查询中才能够准确判定终止层时间。

5 文件的制作

（1）G 文件的制作（月数据文件）。应中国气象局网络司要求，高空G 文件应在气象资料业务系统（MDOS）操作平台制作完成,但MDOS 系统生成的G文件格式存在以下错误信息：例如对于52983 榆中探空站，出现段指示项长度错误情况，人工修改后L波段高空气象探测系统数据处理软件G 文件制作质控时信息显示文件格式检查无误，错误信息如图7所示。

图7 MDOS 制作G 文件格式错误信息

鉴于高空G 文件的格式检查与质量控制无法在MDOS 上实现，以及台站端也无法将更正信息反馈至MDOS 操作平台，目前月数据文件仍然在L 波段高空气象探测系统数据处理软件中制作。

（2）报表文件的制作。报表文件即规定等压面层、规定高度层报表，温度、湿度特性层报表，风向、风速特性层报表，及月气候报表。因MDOS 操作平台制作的月数据文件存在上述错误信息，将影响到报表文件制作，为了按规定时效上报，目前通过L 波段高空气象探测系统数据处理软件制作报表文件。

6 小结

综上所述，通过对比两种质量控制流程在参数核查、探空及测风各要素疑误判断、终止层判定和报表文件制作等方面的差异，评估了MDOS 系统对探空数据的质量控制效果。为按照业务规定时间将高空探测资料正确无误地上传至国家气象信息中心，目前高空探测数据处理以L 波段高空气象探测系统数据处理软件为主，MDOS 操作平台作为参考进行质量控制。文章的对比分析可为后续MDOS 质量控制模块、文件制作模块升级完善及业务审核人员提供参考依据。