自动气象站数据异常分析及处理方法

唐珍红

（江西省寻乌县气象局，江西 寻乌 342200）

地面气象观测是实现天气系统监测的重要手段,是气象预报、气候分析及灾害监测的重要途径和数据基础。2020年4月1日我国将地面气象观测自动化调整为正式业务运行，人工定时观测和夜间守班任务被取消，实现了全面自动化观测。相比人工观测，新型自动气象观测的观测能力明显增强，弥补了原有人工观测数据的不足。气象工作者除了要保障气象观测仪器正常运行外，还要保证分钟数据BUFF文件的传送率及可用率，及时处理异常数据。

1 异常数据处理原则

异常记录是指经过数据质量控制后确定为缺测、错误、可疑的观测数据。数据不完全正确，但基本可用时，按正常记录处理。数据有明显错误且无使用价值时，采用一定的查询或统计方法获取可用以代替的数据，否则按缺测处理。全部数据不正常时，要及时启用备份站开展观测，无备份站的按缺测处理[1]。除降水外的分钟数据异常时均按缺测处理，不用内插值，不用备份站数据代替。气温、相对湿度、草温、地温、风向、风速数据异常时，小时数据代替按照正点前后10 min 内接近正点的正常数据、备份站数据、内插值的顺序进行处理。风速、风向数据异常时，不能作内插处理，瞬时风速、瞬时风向数据异常按缺测处理。ISOS 业务软件上的小时数据与该正点时次的分钟数据必须一致，不一致时需对前后数据进行人工分析处理，若正点分钟数据存在疑误，则用正点数据代替。

2 降水量数据异常处理

2.1 传感器故障导致数据异常

仪器故障时，结冰期启用称重雨量传感器记录作为正式记录时，数据异常处理按翻斗雨量传感器、备份翻斗雨量传感器的顺序[2]。非结冰期间，启用翻斗雨量传感器记录作为正式记录时，数据异常处理按称重雨量传感器、备份翻斗雨量传感器的顺序。

2.2 传感器正常，降水量数据异常

非结冰期启用翻斗雨量传感器时，若天气晴朗无降水天气现象，但出现了降水量记录，降水量数据做删除处理；降水现象停止后2 h 内出现的≤0.3 mm的降水量数据做滞后处理，累加到降水天气现象最后停止的那分钟，对该小时降水量进行更正维护[3]；出现跨小时降水量滞后现象时，将滞后降水量累加到前一小时的最后降水天气现象时刻，对前后两小时的小时降水量进行更正维护；夜间不守班期间的滞后降水量数据按正常处理。

结冰期启用称重雨量传感器期间，降水量伴有异物时按正常处理；固态降水堆积在口沿上或盛水桶溢水，该时段的降水量数据按缺测处理。固态降水堆积在口沿内，将其收集至容器，由此产生的降水量≤0.3 mm，做滞后处理，累加到降水现象停止的那分钟和小时时段内[4]；若收集到的固态降水＞0.3 mm，则累加到降水现象停止的最后时次，该时次的降水分钟数据做缺测处理，无法判断降水现象停止时间时，累加到有降水量的最后一个时次，该时次的降水分钟数据做缺测处理[5]。

某时次分钟降水量合计与小时降水量不一致时，在地面综合观测业务软件（ISOS）核查该时次的分钟降水天气现象和分钟降水量是否一致。一致时判定分钟降水量数据无误，以分钟数据为准，对小时降水数据作更正维护[6]；不一致时降水现象停止后2 h 内≤0.3 mm 的分钟降水数据做滞后处理，以分钟数据为准，对小时数据进行更正维护[7]，否则将该分钟降水量判定为野值，做删除处理，以小时降水数据为准。

示例：某日阴雨天气，19 时55 分无降水天气现象，但有0.1 mm 降水量，判断为滞后降水，质控后备注内容为“19 时55 分0.1 mm 降水量做滞后处理，0.1 mm 降水量累加到相应的降水天气现像停止时间 18 时 02 分”，19 时、20 时小时降水量做更正处理。

3 蒸发数据异常处理

蒸发仪器故障时，数据缺测1 h，该时次用前后1 小时数据的内插值代替；连续缺测≥2 h，该时次做缺测处理，日合计做缺测处理。蒸发桶因暴雨溢流或维护期间，蒸发小时数据异常按0 处理。结冰期蒸发异常数据按缺测处理[8]。

4 能见度数据异常处理

当视程障碍现象综合判识错误时，能见度数据异常以自动站观测数据为准。能见度仪器故障导致的数据异常，正点能见度做缺测处理，不能作内插，不能用正点前后10 min 数据代替[9]。某时次分钟数据异常，做缺测处理，影响小时极值的挑取时，小时极值按缺测处理。能见度仪器上布有蜘蛛网，导致能见度小时数据记录不正常，该时次的能见度数据做缺测处理[10]。

示例：某日19 时31 分至20 时12 分能见度数据异常，质控后备注内容为该时段分钟数据做缺测处理；20 时定时观测和10 min 能见度用人工观测数据代，1 min 能见度、最小能见度及出现时间做缺测处理。

5 气温和湿度数据异常处理

气温或相对湿度小时异常数据处理方式为前后10 min 数据代替、备份站数据代替或内插数据代替[11]，水汽压和露点温度需反查求得[12]。气温日平均值可用4 次平均值和24 次平均值互相代替，并在工作日志中备注异常记录的处理情况，在MDOS 中元数据基本信息的“附加信息登记”“一般备注事项”中备注登记。

6 风向风速数据异常处理

风速数据正常、无风向时，风速正常记录，风向按缺测处理；风速数据缺测、有风向时，风向按缺测处理。正点风向风速缺测时，不可作内插处理。正点风向风速异常时，代替顺序为正点前后10 min、备份站记录。正点前后10 min 记录代替时，代替正点2 min 平均风速或者10 min 平均风速的分钟数据必须是可用数据。2 min 平均风速缺测时，不能用10 min 平均风速代替，2 min 平均风速和10 min 平均风速不能互相代替。用接近正点的风速分钟数据代替正点2 min 风速或10 min 风速时，风向按缺测处理；正点风速代替后的值≤0.2 m/s 时，风向记为“C”。

7 其他数据异常处理

7.1 数据入库异常处理

台站十几个时次分钟数据没有及时入库时，需人工补传该时段未入库数据。补传方法为在MDOS平台的“数据查询与质疑”界面查找未入库分钟数据、小时数据，在ISOS 业务软件里进行BUFR 数据补发。若在ISOS 业务软件里补发数据不成功，就从“ISOSinSendsendbak”目录中的第一个文件夹（A.0001.0043.R005）中找到缺失的BUFR 数据文件，将其复制到“ISOSinSendData”目录下即可。补传数据完成之后，到MDOS 的“数据查询与质疑”界面查看该时段数据是否补传成功，如果没有补发成功，检查是否找错数据文件。台站补传数据后自查本站是否有日数据天气现象缺测情况，若台站补传未入库数据后出现日数据天气现象为“//.”，则再次补发未入库时段的小时更正数据。

7.2 区域站数据异常处理

7.2.1 区域站风速异常分析 轻风天气若出现大风数据，通过核实该时次风速为异常，不可用作缺测处理。复杂天气系统过境或台风影响出现异常大风现象，全县区域站风速进行对比分析，若偏差太大，不可用作缺测处理。

7.2.2 区域站降水量异常分析 有降水天气系统过境，全县站点出现大雨、暴雨降水量级，若某站点降水量数据明显偏小时，考虑雨量筒是否堵塞，及时进行仪器维护。天气晴朗时出现雨量数据，该降水数据视为野值做删除处理。

7.3日极值、小时极值异常处理

气温、地温、风速、相对湿度、草温、气压因分钟数据异常导致小时极值异常时，小时极值应从本时次正常分钟数据或经处理过的正点数据中进行人工挑取。气温、地温、风速、相对湿度、草温、气压小时极值为备份站正点记录、内插值、正点后10 min 内的代替值时，小时极值的出现时间记录为“00 分”。气温、地温、风速、相对湿度、草温、气压小时极值无法获取时，小时极值按缺测处理。日极值异常时，可从各小时极值中挑取。ISOS 软件观测记录全天缺测时，日极值按缺测处理。若日极值出现时间恰好是24 时整，则时间记录为“00 时 00 分”。

8 结束语

新型自动气象站是地面气象观测的一次重大改革，避免了人工观测中人为导致的气象要素数据误差。做好地面气象观测数据异常分析和处理工作，不仅可给天气预报提供精确的气象要素，提高天气预报的准确率，还能提高气象站的工作质量及年度考核评分。气象工作人员要紧随地面气象观测改革步伐，认真学习领悟新知识，提高地面气象观测数据异常的分析和处理能力，促使气象事业高质量发展。