浙江省歷史氣象資料數字化發展及問題淺析

劉熔熔

(浙江省氣象信息網絡中心,浙江 杭州 310017)

0 引 言

歷史氣象資料[1](historical meteorological record)即使用各種觀、探測手段獲取的大氣狀態、現象及其變化過程的歷史記錄,以及各類衍生記錄。歷史氣象資料是天氣活動歷史的原始觀、探測記錄,是氣象部門進行業務建設、科學研究的基礎。數字化[1](digitization)是指用計算機技術將模擬信號轉換為數字信號的處理過程。歷史氣象資料數字化[1]是指將紙質歷史氣象資料掃描成數字圖像；通過鍵盤錄入方式將紙質或數字圖像上的數據信息轉換為可編輯、處理的數據文件；通過光學字符識別或波形圖識別技術將數字圖像上的數據信息轉換為可編輯、處理的數據文件。對紙質歷史氣象資料進行數字化既可以保護資料原件,維持其歷史憑證價值,又能突破原有載體提供利用時的局限性,提高歷史氣象資料的應用效率。

我國歷史氣象資料數字化處理工作開始于20世紀70年代末,從最初的鍵盤錄入地面氣象月報表觀測要素資料(A0文件)、基準(本)站小時風向風速、降水、日照自記記錄月報表(A6文件)到近幾年的儀器掃描生成各類報表、自記紙的圖像文件及通過圖識別技術跟蹤自記跡線提取等數字化處理。浙江省歷史氣象資料數字化工作按照中國氣象局的統一安排,根據相關技術規定按照進度完成數字化處理,這些數字化成果在氣象業務、科研方面發揮了一定的作用,但是由于氣象資料數字化過程是一個繁瑣,質量要求高的過程,為了保證數字化成果真實、準確,整個過程進度較慢,不能及時跟上氣象業務發展的需求,如何讓現有浙江省歷史氣象資料數字化成果更好的服務全省各級氣象部門值得思考。

1 浙江省歷史氣象資料數字化發展現狀

浙江省氣象局在中國氣象局的統一部署下,有序開展本省歷史氣象資料數字化處理工作,主要分為3個階段,第一階段:1978年底開始的人工錄入處理,即按照中國氣象局統一下發的《氣象觀測記錄信息化格式》規定和要求,由氣候資料工作人員對各類原始氣象記錄經人工穿孔、手工錄入計算機,轉換成計算機能夠接受和處理的信息化文件[2]。第二階段:2003-2008年的自記降水跡線提取處理,及2016年繼續開展跡線提取處理,即根據中國氣象局統一下發的《降水曲線數據文件數據格式》、《降水自記數據(降水強度)標準文件格式》的要求,由氣候資料工作人員對降水自記紙圖像文件進行自記紙掃描、降水跡線的跟蹤處理和數據轉換工作,形成分鐘和小時降水數據文件[3]。2016年開始由外包公司完成。第三階段:2009年開始的儀器掃描處理,即按照中國氣象局統一下發的《歷史氣象資料圖像掃描處理技術規定》的要求,由外包公司派人在網絡中心指定場所通過掃描儀對各類歷史氣象資料進行圖像掃描,形成各類歷史氣象資料圖像文件數據集[3]。

1.1 人工錄入數據成果

1978年12月中央氣象局下發《全國地面氣象資料信息化基本模式暫行規定》,1979年浙江省氣象局按照規定格式開始對浙江省國家基本氣象站的地面氣象記錄月報表(氣表-1)進行人工錄入處理生成A0文件。1982年4月中央氣象局下發《關于開展一般氣象站地面氣象資料信息化等有關問題的函》,同年5月浙江省氣象局開始對一般氣象站地面氣象記錄月報表進行人工錄入處理生成A0文件。1999年1月中國氣象局下發《全國地面氣象資料A6、A7文件信息基本模式暫行規定》,同年2月浙江省氣象局對國家基本站地面氣象記錄月報表中逐時觀測項目進行人工錄入處理生成A6文件、國家基準站氣象記錄月報表中逐時觀測項目進行人工錄入處理生成A7文件。2009年在中國氣象局氣象災害監測與預警工程項目中網絡中心委托外包公司錄入浙江省國家站1951—2000年所有未信息化的逐時觀測項目生成A6文件。2012年在中國氣象局氣候變化應對決策支撐系統工程項目中網絡中心委托外包公司錄入浙江省高空觀測站1951—2010年未信息化處理的高表-13(-14)中從地面～5 hPa規定等壓面風資料。

1.2 跡線提取成果

2002年l0月中國氣象局下發《關于在全國開展國家基本(準)站降水自記紙數字化處理的通知》,浙江省氣象局于2003年3月開始正式開展本省19個國家基本(準)站降水自記記錄紙的掃描和跡線提取及數據轉化等處理,形成浙江省19個基本(準)站建站至2002年的分鐘降水和小時降水數據文件。2016年在山洪項目的支持下網絡中心委托外包公司開展浙江省國家一般站降水自記記錄紙的跡線提取及數據轉化等處理。

1.3 掃描圖像成果

2009年以來,浙江省氣象信息網絡中心在中國氣象局監測預警工程、氣候變化應對、山洪等項目專項經費的持續支持下,委托外包公司先后完成浙江省氣象站建國前歷史氣象資料、地面月報表、農氣報表、高空氣象觀測記錄表、部分觀測要素自記紙的圖像掃描和數據集制作。根據現有完成的氣象資料掃描圖像,按資料年代分為建國前和建國后兩大類氣象資料圖像文件。建國前氣象資料圖像文件包含地面風向風速記錄紙,地面基本氣象觀測記錄簿、地面觀測記錄月報表、地面觀測記錄月簡表、地面觀測記錄年簡表。建國后氣象資料圖像文件按資料種類分為報表類和自記紙類氣象資料圖像文件。

報表類氣象資料圖像文件分為氣象月總簿(氣表-0)、地面氣象記錄月報表(氣表-1)、溫度自記記錄月報表(氣表-2)、濕度自記記錄月報表(氣表-2)、氣壓自記記錄月報表(氣表-2)、日照日射記錄月報表(氣表-4)、降水量自記記錄月報表(氣表-5)、風向風速自記記錄月報表(氣表-6)、電線積冰記錄月報表(氣表-8)、地面氣象記錄年報表(氣表-21)、經緯儀小球測風觀測記錄表(高表-11)、探空球測風觀測記錄表(高表-12)、雷達測風觀測記錄表(高表-13)、雷達單獨測風觀測記錄表(高表-16)、探空觀測記錄表(高表-14)、農作物生育狀況觀測記錄年報表(農氣表-1)、土壤水分觀測記錄年報表(農氣表-2)、自然物候觀測記錄年報表(農氣表-3)。自記紙類氣象資料圖像文件分為EL型電接風向風速計自記紙、降水自記紙、溫度自記紙、濕度自記紙、氣壓自記紙。

2 浙江省氣象資料數字化存在的問題

從1979年開始至今,浙江省歷史氣象資料數字化工作雖然取得了豐碩的成果,但在數字化工作中還是存在一些問題,主要分為兩個方面。

一是數字化過程中存在的問題：1)數字化進度控制不足。歷史氣象資料數字化內容涉及的時間跨度長,種類多,工作量大,加上國家局下撥的經費有限,只能逐步的根據下發的數字化要求開展資料的數字化工作,由于浙江省氣象歷史資料檔案存放的全省11個地區氣象局檔案館,給掃描工作帶來很多不便,導致數字化進度有些延緩。2)檔案管理不到位。由于原始紙質氣象資料年代久遠,沿海地區的部分紙張有變質、破損等情況,在數字化過程中針對檔案修復和檔案裝訂每一期的外包數字化公司標準不一,而數字化場地又遍布全省各地區氣象局檔案館,在數字化開展前期未能做到統一標準。3)檔案安全存隱患。近年來數字化掃描工作都是外包公司入場操作,但數字化成果有質量檢查、格式檢查、成品復制等環節,我們無法實現掃描與存儲設備的全封閉管理,給數字化內容的外泄留下隱患。

二是數字化成果應用存在的問題：1)到目前為止完成的數字化成果除了19個基本(準)站分鐘降水資料與現有自動站分鐘數據對接外,其余要素資料均還只停留在小時值,無法滿足全省氣象部門業務和科研需求。2)1990—1999年期間岱山站和三門站為輔助站,臺站報表為簡表未錄入A0文件,造成這兩站資料不連續。3)數字化成果多為圖像文件以數據集形式保存,存儲的數據量較大,在成果查閱上不方便大批量查閱,而且圖像中的數據方便查看但無法直接利用。

3 浙江省氣象資料數字化工作建議

3.1 保證數字化處理成果的質量,確保數字化處理的檔案安全

數字化成果質量是數字化工作的生命線,堅持“質量優先”的理念,從圖像清晰度、圖像頁數和頁碼再到圖像文件命名,提取的數據等均按嚴格的標準檢查,在數字化處理的各個環節把好質量關,精準的讀取歷史資料,為氣象業務提供基礎數據支撐。同時由于近年數字化處理工作為外包公司在操作,在如何保證歷史資料檔案的安全與保密,要引起每一個人員的重視,與外包公司簽訂保密協議,外包公司與數字化具體操作人員簽訂保密協議,操作場所安裝監控,數字化成品存儲和移交等全部都要有嚴格的程序,落實到具體人員,確保資料不外泄。

3.2 以需求為引領,合理安排數字化進度。

隨著氣象業務和社會的發展,需要時間序列長、空間和時間分辨率更高的氣象資料,特別是精細化預報服務和氣象能源開發,對降水、風、溫度等要素分鐘資料的需求尤為突出。浙江省氣象資料數字化工作緊跟國家氣象局整體安排,在完成降水分鐘數據提取的工作中要及時總結經驗,加快風、溫度、濕度、氣壓的分鐘數據提取工作,完成歷史分鐘資料與自動站資料的對接,形成我省長序列的、準確的歷史分鐘資料。

3.3 增加高素質技術人員

氣象資料數字化處理工作對技術人員的要求也是日益提高,除了認真負責外,更要求既要懂氣象數據處理技術,又要懂計算機技術的高素質技術人員。通過高素質人才隊伍的建設,將現代數據處理技術與歷史資料處理方法相結合,提高歷史氣象資料數字化處理的時效和數據質量,進一步加強浙江省氣象資料數字化處理工作的整體水平,提高歷史資料的準確性。

3.4 根據本省實際情況,查漏補缺

由于歷史原因,我省的歷史資料有小部分的缺失,數字化處理人員在確定為臺站有資料而未數字化處理的情況應及時補齊資料。如我省有兩個站為輔助站,中間年份保存的報表為簡表,導致A文件不連續,建議數字化人員與相關站聯系是否在本站有報表存檔,根據報表或者簡表盡量補齊數據,提高歷史資料的完整性。

4 結 語

歷史氣象資料數字化處理是一項工作量大、流程復雜的工作。通過該工作拯救和保護了浙江省氣象記錄檔案資料,避免由于年代長、保存條件差,檔案紙張的變質、字跡變淡等現象,提高了檔案使用效率。在今后的數字化過程中還會出現許多未知的問題,只有不斷發現問題,解決問題,才能使這項工作順利進行,才會有更多更豐富的歷史氣象資料服務于氣象預報、氣象服務和氣象科研,為研究氣候環境變化提供科學依據。

參考文獻：

[1] 中國氣象局預報與網絡司.歷史氣象資料拯救與數字化技術規范[S].

[2] 中國氣象局預測減災司.常規氣象資料信息化模式文本匯編[M].北京：氣象出版社,2001

[3] 中國氣象局預報與網絡司.歷史氣象記錄技術匯編.2014.