貴州省常規站海平面氣壓疑誤信息分析

支亞京,湯 寧,吳興洋,李進訥

(貴州省氣象信息中心，貴州 貴陽 550002)

0 引言

常規站在空間上布局合理、分布廣、無人值守、每天24 h不間斷自動采集數據并及時傳輸存儲，對及時獲取局地突發性災害天氣實況和提高突發性災害性天氣的應急觀測和預警有很大的幫助[1]。貴州省目前有3 400多個常規站，其中，重點考核有1 750個常規站，為更好利用這類臺站的觀測資料，對其進行質量控制是很有必要的。現觀測資料已接入MDOS系統進行快速質量控制(以下簡稱快速質控)，相關支撐數據庫中記錄了疑誤信息質量控制過程的日志，主要包括站號、要素名稱、觀測時間、要素值以及數據疑誤原因等。

目前發現氣壓疑誤信息頻繁發生原因主要有兩種：一是采集器參數設置有誤，曾出現大量高山無人站海平面氣壓要素未通過內部一致性檢查現象，熊偉[2]等分析出現原因是部分無人站采集器氣壓傳感器海拔高度設置不正確，修正采集器參數后，相關站點氣壓疑誤信息不再頻發；二是MDOS系統中各質量控制環節參數不一致導致的[3]。

通過解決上述兩種故障后，仍有大量海平面氣壓疑誤信息頻繁發生。本文通過分析常規站2019年5月以來的海平面氣壓疑誤信息和相關數據，得出另外一種原因，為相關臺站解決此類問題提供相關可靠依據。

1 數據來源

在MDOS系統oracle數據支撐庫中，根據下發的支撐庫數據表結構，通過sql語句加上臺站號、要素編碼以及觀測時間等條件進行數據查詢，得出查詢結果，并將其導出為csv文件，作為分析數據集。分析數據集部分如圖1所示：

圖1 導出的部分疑誤信息Fig.1 Some exported suspicious information

由于MDOS系統支撐庫質量控制過程日志會定期清理，一般留存時間為6個月，為了便于數據分析，將幾個時間段的下載數據集進行匯總，用于這次海平面氣壓疑誤信息分析，分析數據集時間為2019年4月28日—2020年3月30日。

2 疑誤信息分析

2.1 海平面氣壓質量控制原理

海平面氣壓為采集器根據氣壓、當前時次氣溫、過去12 h氣溫以及氣壓傳感器拔海高度利用下列公式計算得出：

(1)

(2)

其中，alt表示氣壓傳感器拔海高度，prs表示氣壓傳感器測量到的本站氣壓，psea表示采集器計算出的海平面氣壓，t0表示當前時次的氣溫值，tpre12表示12 h前的氣溫值。

另海平面氣壓的質量控制方法和質量控制流程詳見熊偉等[2]研究論文。

2.2 整體疑誤信息分析

通過對疑誤信息整體分析，由采集器存儲芯片故障導致的總共266 716條疑誤信息，共有36個臺站，占總共海平面氣壓疑誤信息總量的37.69%。

分析海平面氣壓疑誤產生原因及占比可知，采集器存儲芯片故障占38%，各環節參數不一致占39%，采集器端參數設置有誤占23%。其中儀器故障包含溫度等關聯性要素儀器故障和采集器存儲芯片故障[4]，共269 064條疑誤信息，其中有266 716條是由于采集器存儲芯片故障所致。

2.3 個例分析

以R7264(羊街站)為例，該站點從樣本起始時間起到現在每個時次海平面氣壓報疑誤信息，質量控制結果描述為“未通過內部一致性檢查(1014.2,1914.2,1914.0)”等，圖2為2020年2月27日00時疑誤信息詳情；圖3為該觀測時次海平面氣壓計算工具計算詳情。

圖2 個例分析疑誤信息詳情Fig.2 The suspicious information details of a case analysis

從圖3中可以看出，2020年2月27日00時R7264(羊街站)氣壓傳感器氣壓值(prs)為810.4 hPa,氣壓表拔海高度(alt)為1 914.2 m，觀測時當前氣溫為9.6 ℃，觀測前12 h的氣溫為15.9 ℃，根據公式(1)、(2)計算得出1 015.0 hPa,觀測設備或者中心站軟件計算出海平面氣壓值為1 017.5 hPa。經過核對各項參數，逐一排除諸多可能因素后，推斷可能是由于采集器存儲片壞了導致不能存儲歷史數據，也就是說，觀測設備或者中心站軟件在計算海平面氣壓值的過程中，就不能讀取到當前時次前12 h的氣溫值，計算時就用當前時次的氣溫值替代前12 h的氣溫值，結果計算出錯誤的海平面氣壓值，即將當前時次的氣溫值(9.6 ℃)替代前12 h氣溫值，再利用公式(1)和(2)計算得出的海平面氣壓值為1 017.5 hPa。

圖3 海平面氣壓計算工具計算詳情Fig.3 The calculation details of sea level pressure

通過對這種疑誤值與真實值相差不多且每個時次都有的特征進行篩查，針對這種假設，通過python編程對其中36個臺站的疑誤信息進行計算，得出的計算結果證明這種假設是對的。

3 結語

本文主要是基于貴州省常規站海平面氣壓數據，結合MDOS系統中的疑誤信息，經過數據處理對比分析得出，海平面氣壓疑誤信息有部分是由于采集器存儲片損壞導致的，前12 h氣溫用當前時次氣溫進行代替，觀測設備或者中心軟件生成報文中的海平面計算值有誤。希望臺站觀測人員以及相關觀測管理處室對此類疑誤信息進行重視，定期維護采集器或者及時更換芯片。