高空氣象觀測資料質量控制對策

甘萬英 康偉

摘要：隨著科學技術的不斷發展，各種現代化先進的探空儀器設備開始應用到高空氣象觀測業務中，這些儀器設備具有高時空分辨率，會形成較多的高空氣象觀測資料。本文主要從高空氣象觀測資料質量控制進行分析，首先概況了質控過程，接著對高空氣象觀測資料質量控制對策進行具體探討。

關鍵詞：高空氣象觀測資料;質量控制;對策

引言

高空氣象觀測業務是綜合氣象觀測系統的重要組成部分，其是研究氣候變化、氣象預報以及氣象服務的重要依據之一。可以說，高空氣象觀測資料質量的高低直接對氣象預報的準確性以及氣象研究工作的正常開展產生影響。以前，在高空氣象探測系統過程中，我國各個地區的氣象部門大都構成了關于高空觀測資料的預審辦法。而現階段，在L 波段雷達—電子探空儀系統大范圍投入運用以后，我國各個地方的高空氣象探測系統以及觀測資料的獲取、分析、處理以及存儲基本上進入了自動化操作模式，這種自動化操作方式在很大程度提升了探測工作效率一體機質量，同時降低了測報人員的勞動強度，但是也致使測報人員對高空氣象測報資料的控制缺乏重視，與之有關的文件以及相關規范也相對較少。基于此，本文針對L波段探空系統，對高空氣象觀測資料質量控制的過程以及對策進行綜合分析探討，從而進一步提升高空氣象觀測數據資料的質量和精度。

1.高空觀測資料質量控制的具體過程

高空氣象測報數據資料的質量控制的具體過程主要涉及到4級：測報系統觀測數據的質量控制（QC0），同氣象臺站綜合觀測環境相關的數據質量控制（QC1），高空觀測過程的質量控制（QC2），非實時高空資料質量控制（QC3 和 QC4）以及人工質量控制（HQC）（圖1）。

1.1 質量控制QC0級

QC0通常是對傳感器校準、觀測手段以及數據控制等，一般是在管理部門以及儀器廠家開展，管理部門能夠通過一些對比方式進行分析，以此來對探空儀的具體觀測能力進行評估，涵蓋觀測數據的精度以及穩定性，改善了傳感器以及探測方法。探測數據的質量控制涵蓋氣壓傳感器溫度和壓力校正，溫度傳感器輻射校正，秒數據滑動以及平均風計算等，主要是電子探空儀或測報數據接收以及自動處理計算機借助于程序來完成。

1.2 質量控制QC1級

QC1通常表現為氣象臺站綜合觀測環境對于氣象數據觀測所產生的影響，涵蓋風雷達天線的位置以及探空氣球施放區域雷達天線附近存在的障礙物情況以及雷達校準、維護情況，使用硬件和軟件設備功能，無線電干擾頻率，還有上級業務管理部門以及觀測工作人員的檢查等。因為季節以及高空風的差異，雷達天線周圍環境對氣象數據觀測準確性的影響不盡相同，所以在觀測時，結合雷達方位以及仰角對應的每個觀測的數據質量控制參數或者是質量控制標記需要適時加以調整。

1.3質量控制QC2級

QC2在高空氣象觀測中，由測報工作人員監測時、探測完成后，數據發報以及觀察數據文件傳輸之前要將預審過程與人工質量控制（HQC）相結合對數據開展質量檢驗以及質量控制，QC2在整個數據質量控制過程中發揮著十分關鍵的作用。

1.4 質量控制 QC3 級

QC3即非實時高空氣象觀測資料質量控制 ，通常由省級氣象單位開展，即在非實時高空資料儲存到數據庫之前，對氣象臺站月觀測數據要開展質量控制，即高空審核業務。QC3涵蓋對高空氣象觀測資料的格式查看、極值檢測、缺測查看以及數據資料內的一致性檢查等。從業務管理這方面來看，高空審核員需要擔負著對氣象臺站以及觀測員的檢查，從一些觀測數據記錄中進行抽查。從整個高空氣象觀測資料質量控制而言，這屬于一種特別有效的質量控制方式。

1.5質量控制QC4級

QC4主要為非實時的高空氣象觀測數據質量控制，其主要是針對已經存儲在數據庫中的氣象資料開展質量控制，因為數據庫內已存儲了大量的歷史數據信息資料，所以可將這些數據來開展空間一致性以及時間一致性檢查等。

1.6人工質量控制HQC

在采取手動進行質量控制的情況下，人機交互界面以及計算機的圖形圖表在數據質量控制中發揮著十分重要的作用，這是由于在某些條件下，有必要了解原始探測資料與曲線、雷達球坐標數據與曲線，數值分析和預測產品，應該同鄰近站點的觀測數據資料加以對比分析。采用人工的方式對數據進行質量控制一般是在QC1?QC4一系列操作之后開展，對QC1?QC4流程之后出現的異常數據或者是錯誤數據信息均由數據質量控制工作人員做好相應的分析、審核以及處理。

2.高空氣象觀測資料質量控制對策

2.1 實時高空氣象觀測資料的質量控制

現階段，針對實時高空氣象觀測資料的質量控制方法的研究還比較少。因為對高空氣象觀測的環境造成影響因素較多，有的屬于固定參數，還有部分會因雷達天線角度有所改變而產生一定的變化，所以QC1的工作需要不斷進行完善，作出詳細劃分，自業務管理、質量控制以及高空觀測等各個層次的人員的角度展開分析，并形成科學合理的控制策略，從而從不一樣的角度展開質控。

數據質量控制（QC2）屬于高空氣象觀測站業務工作的重要一環， 通常情況下是由氣象臺站的預審工作人員來開展，當前主要處于人工質量控制（HQC）環節，它所采取的主要質控對策為：探空基值初始值校對查看、探空施放瞬間觀測數據查看，還有和同時刻地面氣象觀測數據進行對比、 施放前后 10秒探空儀數據觀測的動態變化、對人工處理后的探空和測風數據曲線與原始數據曲線進行對比、雷達球坐標秒數據以及分鐘數據的動態變化、實時探空曲線各要素點的動態變化、觀測人員對異常或者是錯誤數據的處理方式、編報情況以及觀測存儲的資料審核與校對等。氣象臺站憑借氣象信息中心上傳至國家級高空實時資料數據庫的資料，在傳遞給用戶以前，同樣應該采取措施進行質控，所采取的質量控制措施主要是針對高空報文的格式、缺測、完整性以及極值等方面進行檢查，因為各個氣象臺站到報存在著時間的差異，并且對于時間要求必須及時，所以該環節的質量控制一般是借助于計算機自動開展。

2.2非實時高空氣象觀測資料的質量控制

針對非實時高空氣象觀測資料的質量控制措施，國內外的研究均較多，這些質控措施一般都是在 QC4 階段開展。針對存儲前的高空氣象資料的質量控制通常是在 QC3階段開展。現階段能夠用到的策略為對有關信息資料的格式、缺測、極值的檢查以及資料內部的一致性檢驗氣候值和瞬時值的一致性檢驗、常規地面觀測的一致性檢驗等。

3.結語

高空氣象觀測資料在整個大氣探測資料中發揮十分重要的作用，其是氣象預報以及氣象研究的重要依據，高空氣象資料質量的高低直接關系到各項氣象業務是否能夠有效開展。因此，氣象部門積極開展高空氣象觀測資料的質量控制工作。要逐步對質量控制對策進行優化，以期進一步提升高空氣象觀測資料的精確性，為公眾提供更優質的氣象服務。

參考文獻：

[1]王緬，李偉，陳永清，等.L波段探空系統高空風平滑計算方法探討[J].氣象，2011，37（1）;85-91.

[2]周尚和.全國高空質量質量控制和建庫方法的研究[J].應用氣象學報，2000，11（3）;364-370.

[3]張麗萍.提高高空探測質量的方法及措施研究[J].農業氣象，2015，32（1）.

作者簡介：甘萬英（1976-），女，漢族，重慶潼南縣人，本科學歷，工程師，從事綜合氣象觀測工作。

（新疆阿克蘇地區氣象局 新疆阿克蘇 843000）