提升區域自動氣象站觀測資料質量的有效途徑

摘 " "要：以現有區域自動氣象站觀測資料為數據源，利用動氣象站逐小時觀測資料的質量檢驗結果，分析影響觀測資料質量的主要因素，采取多種措施，探索提升氣象資料質量的途徑。

關鍵詞：資料;因素;途徑

中圖分類號：P416 " " " " " " 文獻標識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0277-02

前 言

湖南是全國氣象災害多發省之一，洪澇、干旱等災害性天氣頻繁[1]，需要大量高密度、高質量的氣象實測數據，為汛期各類災害性天氣的預報提供可靠的數據支撐，保障氣象預報、氣象服務和氣象預警的準確性和可靠性，區域自動氣象站因此應運而建，它的建成大大增加了氣象站點的密度，成為國家氣象觀測站的重要補充，是氣象防災減災預測預警系統重要組成部分，而區域站數據質量是保障正確可信的氣象觀測資料進入天氣預報等應用系統的前提，其重要性日益顯著。

現以區域自動氣象站觀測資料為數據源，分析影響區域自動站資料質量的主要因素，采取多種措施，探索提升氣象資料質量的途徑。

1 "湖南省區域自動站特點

湖南省區域氣象站廣泛分布于省內各地，而湖南東、南、西三面環山，中部丘陵，北部平原、湖泊展布[2]，測站環境復雜;區域站數量位于全國前列，觀測儀器型號多，觀測要素多，維護人員少，維護任務重;同時區域站站網調整、改造較頻繁，區域站數據質量成為信息保障的難點。

湖南目前有3401個區域自動站，區域自動氣象站觀測儀器主要有江蘇無錫生產ZQZ、DZZ、DSD、WUSH系列儀器，華云生產的ZQZ、C-WS100、CAWS100系列，天津生產的DZZ、DWSZ、TYQ200系列;觀測項目主要有降水、氣溫、氣壓、相對濕度、風觀測等項目，共17種要素：小時降水量、氣溫、1h內最高氣溫、1h內最低氣溫、2min風向、2min平均風速、10min風向、10min平均風速、1h內10min最大風速的方向、1h內10min最大風速、1h內的極大風速的方向、1h內的極大風速、本站氣壓、1h內最高本站氣壓、1h內最低本站氣壓、相對濕度、最小相對濕度。而從事氣象觀測儀器維護人員每個國家站一般只有1～2人，人員非常少;而自區域氣象站建立以來基本上每年都會有部分站點進行調整。

2 "影響區域自動站觀測資料質量因素分析

2.1 "湖南省2016～2018年區域自動站逐小時觀測資料質量檢驗結果

按照中國氣象局的規定區域地面自動站逐小時觀測資料質量檢驗指標[3]主要是可用率、數據錯誤率、數據可疑率、數據缺測率幾個方面;我們統計分析了中國氣象局下發的湖南省2016～2018年區域自動站觀測資料質量檢驗結果，詳見表1。

2.2 "影響自動站質量的因素

由表1可以看出數據缺測是影響自動站質量的最重要因素，自動站采集到的數據錯誤率、數據可疑率也是影響自動站質量因素之一。

自動站設備出現故障和自動站停電會造成數據不能正確采集[4]、應用軟件出現故障時不能正確形成數據、通訊故障不能正常傳輸等均會導致數據缺測。自動站傳感器性能的好壞及自動站安裝是否到位，影響到數據準確性：傳感器一旦出現問題，采集器的要素值出現漂移或錯誤，自動站的質量降低。

3 "探索提升區域站數據質量的途徑

質量控制是氣象觀測資料質量管理的重要技術手段，為提高地面氣象觀測自動化水平，減少臺站維護人員實地檢查儀器的次數，緩解臺站人員少的壓力，我們從深化數據質量控制研究分析著手，探索觀測資料中存在問題及導致這些問題出現的原因;積極開展質量評估，對主要存在的問題進行分析，加強資料業務系統支撐保障，提升觀測資料的質量。

3.1 "深化傳統質量控制方法

除基于氣象資料業務系統MDOS，對實時數據通過極值、時間一致性，內部一致性等傳統方法進行初步判斷外，進一步從不同維度對疑誤要素與相關氣象要素，天氣現象，元數據等信息進行綜合分析，達到國家-省級-臺站級數據一致，提升自動站數據整體可用率。

3.2 "利用新方法，發現資料中疑誤信息共性、關聯的隱藏特性

結合時間序列，GIS空間分析，開發SQL數據庫腳本對疑誤信息，按疑誤類型，要素類型，區域特征，時間特征，儀器特征等進行細化挖掘分析，找出大量自動站疑誤信息共性、關聯的隱藏特性，通過分析發現了骨干站升級中海平面氣壓的批量問題，風系統偏差性問題，儀器設置參數配置不對，中心站宏配置不對等問題，發現問題后主動與臺站、業務部門溝通，反饋臺站修正疑誤數據，及早解決問題。

例如，2017年年中，長沙地區更新區域站二百多個，變更要素累計千余項，接入初期，出現了大量疑誤信息，經過分析上述信息中存在的共性的問題，查出上傳報文儀器海拔高度參數設置有誤，臺站及時整改后，長沙地區區域氣象站數據質量明顯提高。

3.3 "加強數據收集、數據處理情況監視，通過提高數據完整性方式提高可用率

MDOS系統已整合至全國綜合氣象信息共享平臺（CIMISS）數據環境，結合數據質控信息在CIMISS關聯子系統之間的消息傳遞，開發數據庫腳本密切監視多種數據要素傳輸及消息堆積情況，發現異常情況，及時通知相關人員補錄缺測數據和對服務器消息堆積處理，保障數據完整性。

3.4 "開展逐月質量通報

為市（州）氣象部門更好了解當地數據質量，受觀測與網絡處委托，我們按月，分地區分類別對觀測數據進行精細化、多維度質量評估，形成可視化報表，實現了逐月質量通報并對主要存在的問題進行分析，提示臺站出現問題的地方和改進的方法。

3.5 "加強資料業務系統支撐保障

在業務系統支撐方面，由于全省區域站數目多，質控算法復雜，特別是承擔了分鐘級數據的質控，業務系統負載很大，我們加強了資料業務系統支撐保障，密切監視系統運行，優化了操作系統，數據庫系統參數，并實現業務數據了逐日備份，實現了2018年汛期服務以來業務系統0故障。

4 "效果檢驗

通過多種方式狠抓數據質量，經過不斷努力，近三年區域站數據質量提升顯著，區域站數據可用率由2016年96.22%，2017年98.15%上升到2018年99.20%，今年每月排名處于全國中上游，最好名次排名全國第2。

5 "小 結

通過對影響新型地面氣象自動站資料質量主要因素分析知，減少資料缺測率，提高資料正確率，可以有效地提高資料的質量;利用傳統質量控制方法、利用GIS空間分析和開發SQL數據庫腳本、加強數據收集和數據處理情況監視、開展逐月質量通報、加強資料業務系統支撐保障等方式加強自動站數據實時質量控制，發現問題及時采取有效措施，有助于區域地面自動氣象站觀測資料質量的提高。

參考文獻

[1]廖玉芳，汪擴軍.湖南省現代化農業氣候區劃.湖南大學出版社，2010（7）.

[2]中國氣象局，氣象函，2014（23）.

[3]張遠洪，申俊初.對提高自動氣象站數據可用性的探討.貴州氣象，2012，36（4）.

收稿日期：2018-12-5

作者簡介：周建君（1966-），女，高級工程師，本科，主要從事氣象資料質量控制等工作。