數據文件格式下天氣現象的起止時間記錄方法分析

楊國慶

摘要 地面氣象觀測中天氣現象是重要觀測項目，而起止時間是天氣現象的重要內容，隨著觀測自動化的發展，數據文件格式不斷規范，《地面氣象觀測規范》中對天氣現象起止時間的記錄規定相對滯后。本文從天氣現象起止時間存在的問題入手，對其原因進行了分析，并提出了在地面觀測自動化不斷發展、數據文件格式不斷規范下天氣現象起止時間記錄的解決方案。

關鍵詞 數據文件格式；天氣現象；起止時間

中圖分類號 P41 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）12-0212-01

天氣現象是氣象觀測臺站必須觀測的項目之一，也是尚未完全實現自動化觀測的項目之一，天氣現象記錄的準確性直接影響氣象資料準確性。現行《地面氣象觀測規范》中，對天氣現象記錄時間的規定仍停留在以分鐘計的階段，其資料的記錄和整理與測報軟件中數據文件的記錄格式不完全一致[1-2]。本文以《地面觀測數據文件和記錄簿表格式》、自動氣象站采集記錄原理為依據，詳細對照《地面氣象觀測規范》，探討更加合理、細致且更能全面反映天氣現象起止時間的方法。

1 天氣現象的記錄規定

《地面氣象觀測規范》中，應該記錄起止時間的天氣現象有23種，颮出現時間短促，因而只記錄開始時間，即共有24種天氣現象需要有時間記錄，其記錄規定如下。①天氣現象按出現的先后順序記錄。雨、陣雨、毛毛雨、雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪、霰、米雪、冰粒、冰雹、霧、雨淞、霧淞、吹雪、雪暴、龍卷、沙塵暴、揚沙、浮塵、雷暴、極光、大風應記錄開始與終止時間（時、分）。②颮只記開始時間。凡規定記起止時間的現象，當其出現時間<1 min，則只記開始時間，不記終止時間。③冰針、霾、塵卷風、閃電、輕霧、露、霜、積雪、結冰、煙幕不記起止時間。④若天氣現象正好終止于20：00，則應記在當日天氣現象欄；若天氣現象正好出現在20：00，不論該現象持續與否，均應記入次日天氣現象欄。⑤夜間不守班的氣象站，觀測簿中的天氣現象欄劃分為“白天（8：00—20：00）”和“夜間（20：00—8：00）”2欄。夜間出現的天氣現象記入“夜間”欄，只記符號，不記起止時間；白天出現的天氣現象則按上述規定記錄在“白天”欄。若現象正好出現在8：00，不論該現象持續與否，均應記入“白天”欄；若正好終止于8：00，則應記在“夜間”欄；若該現象由夜間持續至8：00以后，則分別記入2欄[3]。

2 存在的問題

《地面氣象觀測規范》中有關天氣現象記錄的規定中，只有小時和分鐘的概念，并沒有秒的概念，在觀測記錄天氣現象中容易產生歧義，各臺站遵循慣例或上級省市業務主管部門解釋規定進行記錄，其標準不能得到完全統一，不但給觀測員日常的觀測記錄帶來了不便，也對氣象觀測資料的代表性產生了影響，不適應當前觀測自動化發展趨勢下，以秒為單位采集、以分鐘為單位記錄的數據文件格式化的處理方法。

2.1 天氣現象出現、終止時間記錄

《地面氣象觀測規范》中規定天氣現象按出現的先后順序記錄，對時間的記錄只是精確到了分鐘，并沒有明確秒的舍棄方式，因而會出現歧義。如某一天氣現象在15：20′15″出現，按照日常生活慣例，應記為15：20，而依照氣象數據文件格式規定，則應記為15：21。

2.2 天氣現象出現時間<1 min

《地面氣象觀測規范》中規定，天氣現象出現時間<1 min，則只記開始時間，不記終止時間。對于出現時間<1 min的規定存在歧義，如天氣現象于15：20′15″出現，于15：21′05″結束，持續時間只有50 s，但分鐘數值上又相差1 min，是否符合天氣現象出現時間<1 min的情況。另外，若天氣現象于15：20′15″出現，于15：20′55″結束，則觀測簿上的時間應記為15：20還是15：21？

2.3 天氣現象跨日界（晝夜界）

《地面氣象觀測規范》中6.3.2（4）（5）規定了天氣現象跨日界（晝夜界）的起始時間記錄方法，如若天氣現象正好終止于20：00，則應記在當日天氣現象欄；若天氣現象正好出現在20：00，不論該現象持續與否，均應記入次日天氣現象欄。所規定的正好出現在20：00或正好終止在20：00是否是必須在20：00′00″這一時間開始或結束的現象才適用于這條規定，還是天氣現象出現在19：59′00″—19：59′60″或終止于20：00′00″—20：00′60″也適用該規定，《地面氣象觀測規范》中并未明確說明。

3 數據文件格式時間記錄

在早已實現自動化的常規氣象要素（如溫度、濕度、氣壓、風等）中，《地面氣象觀測數據文件和記錄簿表格式》都規定了詳細的時間概念。如正點地面氣象要素數據文件Z文件中規定：“Z文件按北京時計時，以北京時的00′數據作為正點定時數據”[4]。根據這一規定，如Z文件中1月15日16：00，其時間范圍為1月15日15：01—15：60（16：00），并且以16：00的記錄作為正點定時數據。分鐘地面氣象要素數據文件（P、T、U、R、W文件）也是以北京時計時，如分鐘數據文件中1月15日15：20的時間范圍為1月15日15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）。

結合自動氣象觀測的采樣原理分析，氣溫、濕度、氣壓、地溫、輻射的采樣速率為6次/min，去除最大值和最小值，取余下4次采樣值的算術平均值為瞬時值。風向、風速的采樣速率為1次/min，分別求3 s、2 min、10 min的滑動平均值，3 s平均值為瞬時值。降水量、蒸發量和日照時數的采樣速率為1次/min[3]。

如1月15日15：20氣溫瞬時值，實際上是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個采樣數據，去掉1個最大值和1個最小值，余下的4次求算術平均而得。1月15日15：20的風向風速瞬時值，實際上是1月15日15：19′58″—15：19′60″（15：20′00″）的滑動平均求得。而15：20的極大風速，實際上是在15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）的60個滑動平均值中的最大值。1月15日15：20雨量瞬時值，實際上是15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）這60 s內翻斗翻動次數的累加值[4]。通過分析溫度、濕度、氣壓、風向風速、降水量等氣象要素分鐘概念可知，在自動采集狀態下，分鐘概念均為前1分鐘01″至當前分鐘00″。如分鐘數據文件中1月15日15：20的時間范圍，則應為1月15日15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）。

4 對策

通過分析《地面氣象觀測規范》中存在的問題，借鑒分鐘數據文件的采集、記錄規定，對《地面氣象觀測規范》中對天氣現象的記錄時間進行補充，使其更為合理，做到標準統一，有利于觀測員觀測記錄、數據文件處理。

4.1 明確以秒為觀測單位的時間概念

如在1月15日15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″）出現的天氣現象，均記為15：20，以此類推，15：20′01″出現的天氣現象，則應記為15：21。

4.2 明確1 min的時間范圍

如1月15日15：20的1 min之內，就是15：19′01″—15：19′60″（15：20′00″），以此規定，一種天氣現象于15：19′05″開始，15：19′55″結束，持續時間為50 s，在觀測簿上應只記錄開始時間15：20。一種天氣現象在15：19′55″開始，15：20′05″結束，持續時間只有10 s，在觀測簿上也應記錄起止時間15：20—15：21。

4.3 明確日界（晝夜界）的劃分界線

如一種天氣現象在19：59′01″—19：59′60″（20：00′00″）之內結束，則只記入當日天氣現象欄，如一種天氣現象在20：00′01″—20：00′60″（20：01′00″）之內開始，則記入次日天氣現象欄。如一種天氣現象在7：59′01″—7：59′60″（8：00′00″）之內結束，則只記入“夜間（20：00—8：00）”天氣現象欄，如一種天氣現象在8：00′01″—8：00′60″（8：01′00″）之內開始，則只記入“白天（8：00—20：00）”天氣現象欄；如現象由夜間持續至8：00以后，則按規定分別記入2欄。

5 參考文獻

[1] 李海川，許麗景，梁如意.一次自動站風速異常記錄的分析與處理[J].安徽農業科學，2014（6）：1619.

[2] 袁曉惠，任淑英.氣候站復雜天氣現象的記錄和注意事項[J].黑龍江氣象，2004（4）：18-19.

[3] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003.

[4] 中國氣象局.地面氣象觀測數據文件和記錄簿表格式[M].北京：氣象出版社，2005.