撫順市區域自動站溫度資料質量控制方法研究

李亮++張昱++侯波++李丙輝++劉飛++亢云龍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.012

摘 要：通過對區域氣象自動站溫度歷史資料的統計分析，發現撫順市區域站實時資料存在時鐘突跳、部分站點要素及全要素報文缺測、部分站溫度長時間異常等問題。應用氣候學界限值檢查、氣候極值檢查、時間一致性檢查、空間一致性檢查及格式檢查等多種質量控制方法，實現了對區域站溫度整點實時觀測資料的自動化質量控制。保證了資料的可靠性，提升區域自動氣象站實時資料的數據的可用性。

關鍵詞：溫度 區域自動站 質量控制

中圖分類號：P41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0012-02

Abstract： Through the statistical temperature historical data on the regional meteorological station automatic analysis， found that the real time data of Fushun City area station clock jump， part of the site factors and total factor message missing and some station problems such as abnormal temperature for a long time. The application of climatic limits several control methods of quality inspection， extreme value check， time consistency check and spatial consistency check and format checking， the realization of the regional station whole point temperature real-time observation data quality control automation. The reliability of data is guaranteed， and the availability of real-time data of regional automatic weather station is improved.

Key Words： Temperature； Regional automatic station； Quality control

精細化預報是天氣預報和氣象服務的發展方向。相對于天氣預報精細化預報更加依賴于區域自動站資料，區域自動站資料的質量還會直接影響精細化預報的準確率。通過對2012年1月至2016年12月的區域氣象自動站溫度歷史資料的統計分析，發現撫順市區域站實時資料存在時鐘突跳、部分站點要素及全要素報文缺測、部分站溫度長時間異常等問題。目前，區域自動站溫度資料還沒有一個實用性較強且規范的數據質量控制方法。強宗、羅文紅等提出自動站實時狀態監控與數據質量控制方法[1]。蒙臻[2]、黃理等學者[3-5]對自動站的溫度資料的質量控制也提出了一些處理方法。針對撫順市自動站分布的特點，結合多年來在區域自動站溫度資料質量控制中遇到的問題所采取的解決方法，借鑒各地區域自動站溫度質量控制方面的研究成果和成功經驗，提出了區域自動站溫度數據質量控制方法，以便于提高撫順市區域自動站溫度數據質量。

1 撫順市區域自動站概況

目前撫順市全市共建設區域自動站87個，其中7要素自動站1個，6要素自動站1個，5要素自動站3個，4要素自動站49個，2要素自動站6個，單要素自動站27個。自動站密集程度0.79個/100km2。撫順市含溫度監測的自動站有60個。

2 自動站溫度數據質量問題及成因分析

2.1 蓄電問題造成數據缺測

由于電池使用時間較長或由于溫度太低造成電池電壓不足，導致數據上傳不正常，造成數據缺測。

現在撫順市的自動站全部為太陽能板供電，由于北方降雪較多，太陽能板在冬季會有長時間被雪覆蓋的情況，如清理不及時會造成供電不足，形成數據缺測。

2.2 人工維護不及時造成數據異常

自動站的儀器設備很容易受到泥沙、植物、昆蟲等雜物的影響造成數據異常。目前撫順市各個區域氣象自動站主要分布在各個鄉鎮，分布面積廣泛，同時維護人員較少，僅能做到每月檢查一次。

2.3 自動站周邊環境改變造成數據異常

雖然國家制定了《氣象探測環境保護規范地面氣象觀測站》的標準，但是在鄉村執行起來存在一定的困難，多數的區域自動站的周邊建設達不到國家標準。隨著周邊環境的突然變化會造成溫度觀測的數據異常。

3 區域自動站溫度資料控制方法

由于上述的原因造成部分區域氣象自動站溫度資料存在格式錯誤、時鐘突跳、報文缺測、數值異常（空值假值）等問題，下面對于區域自動站溫度數據進行各類檢驗。

3.1 應用氣候學界限值檢查

氣候學界限值檢查是指從氣候學角度不可能發生的要素值，觀測數據應在氣候學界限值之內的檢查。

3.2 氣候極值檢查

溫度可視為一個連續變化的函數，因此利用歷史極值方法檢驗氣溫效果較好。通過對區域站的歷史氣溫資料統計，得出86個站各月的氣溫極值表。將實測值帶入當月極值表中，如果在極值范圍內，則認為是合理值，否則認為可疑數據，在進行時間一致性檢查和空間一致性檢查，確定是真值還是假值（以撫順站極端最高、最低氣溫統計表為例，見表1）。

3.3 時間一致性檢查

溫度時間一致性檢查是指溫度值在一定時間范圍內的變化具有特定規律的檢查。以撫順每個自動站為單體，以時間和溫度值為坐標軸形成一定有規律的函數。將實測值與同一時間規律值進行比較，小時觀測值與規律值差值在±6℃范圍內為真值否則為假值（按照《國家級自動觀測站數據質量控制管理辦法》規定相鄰小時溫度值最大變化值為6℃）。

3.4 空間一致性檢查

當以上檢查之后，還存在的可疑值在進行空間一致性檢查。利用區域站數據和距離區域站較近的國家級自動站數據建立相關方程。將通過國家級自動站建立的溫度數據方程得出的規律值與實測值進行比較，確定實測值為真值還是假值。

4 結語

（1）影響區域自動站溫度數據的主要原因是：蓄電問題、人工維護不及時、自動站周邊環境改變。解決辦法就是增加人工巡檢時間密度，及時更換蓄電池，對出現可疑數據的區域自動站進行針對性的檢查。

（2）撫順市區域自動站溫度資料控制方法主要是氣候極值檢查和時間一致性檢查。當區域站溫度缺測較多時應用空間一致性檢驗。

參考文獻

[1] 強宗，羅紅文.自動站實時狀態監控與數據質量控制方法[J].西藏科技，2012（10）：60-63.

[2] 蒙臻.自動站溫度、雨量數據的質控控制方法和應用研究[J].氣象研究與應用，2014（1）：99-103.

[3] 黃理.自動氣象站數據異常因素分析[J].氣象研究與應用，2009，30（S2）：128-129.

[4] 李靜峰，趙艷玲.淺談自動站數據異常處理方法[J].氣象研究與應用，2006，27（S1）：145.

[5] 韋華紅.甄別自動站義務數據警報信息方法之探討[J].氣象研究與應用2013，34（S1）：73-75.endprint