基于氣象資料業務系統（MDOS）的高空探測數據質量控制與分析

陳 敏，韓 玲，王雅萍

（甘肅省氣象信息與技術裝備保障中心，甘肅 蘭州 730000）

高空探測是氣象基礎業務之一,探測數據主要用于天氣預報、氣候分析、科學研究和國際交換等。近年來，為實現數據實時質控，緩解各類數據報表文件的審核壓力，全國氣象部門采用氣象資料業務系統（MDOS）操作平臺（V2.2 版本）實現了對國家地面氣象觀測站、區域站、高空站、酸雨站、輻射站和土壤水分站等觀測站網的自動化質量控制。依據質控方案，MDOS 自動質量控制模塊從參數核查，閾值檢查，時間一致性、空間一致性和內部一致性檢查等方面對可疑或錯誤數據顯示自動質控疑誤信息，審核員根據業務規定處理疑誤數據[1，2]。經過數次升級，MDOS 自動質控模塊不斷改善，尤其對地面數據勘誤準確率顯著提高，但對于高空站等其他類型數據，從質控方案和效果評估上都需要完善[3]。

2020 年1 月起，甘肅省正式開展MDOS 操作平臺對高空站數據自動質控的業務化運行，并與原人機交互審核流程雙軌并行。目前，全省9 個探空臺站的探空原始數據文件通過甘肅省氣象信息與技術保障中心數據質量控制室指定的服務器每日10點半前將前日19 時與當日07 時S 文件上傳，由省級高空探測審核員提取至L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件進行審核。通過對比傳統原審核流程中人工挑取的可疑數據[4-6]與氣象資料業務系統（MDOS）操作平臺自動質控的疑誤信息，總結二者不一致情況，為高空數據質量控制模塊后續升級提供參考依據。

1 臺站參數與地面基值測定及瞬間要素值的判定

對探空數據審核時，應首先對施放時間、探空儀型號、臺站名、海拔高度、經度、緯度、儀器號碼及基值測定、瞬間要素值進行校對判定，目前MDOS操作平臺無法判別這些要素是否有疑誤。從2020年6 月1 日起，探空臺站原使用的探空儀GTS1-2、GTS1、GTS1-1 型正式用改進型探空儀（GTS11 南京大橋廠、GTS12 上海長望無線電23 廠、GTS13 太原無線電廠）替換，同時改進型探空儀的基值測定合格標準也有了變化，見表1。

表1 基值測定合格標準

其中，GTS13 改進型探空儀不需要調入探空儀參數文件，故高空氣象探測記錄表中GTS13 探空儀參數顯示區域為空白。另外，基值測定、瞬間觀測使用了地面自動站觀測數據，基測氣壓值使用基測箱數據，因此降低了人工讀取數據造成的疑誤；而當數據誤差較大時，還應核查對應地面自動站數據，對疑誤信息反饋臺站進行更改上傳。但MDOS 操作平臺對基值測定、施放瞬間觀測數據誤差不明顯時未進行質疑，疑誤數據較明顯時的質疑對原審核流程會有幫助，如下例子所示：

（1）56080 合作探空站，經人工審核2020 年10月15 日19 時地面瞬間要素漏輸風向、風速，經核查地面自動站風向360 度、風速為3m/s，而MDOS默認風向為0 度、風速為0.1m/s，疑誤信息如圖1所示。

圖1 56080 合作探空站MDOS 質控疑誤信息

（2）53915 崆峒探空站，經查2021 年5 月3 日19 時地面風向357 度，誤輸入367 度，MDOS 在只有超出數值范圍才可以質疑出疑誤信息，如圖2 所示。

圖2 53915 崆峒探空站MDOS 質控疑誤信息

（3）如果溫度、濕度、能見度有漏輸或錯輸、云量與云狀矛盾的情況，MDOS 無法自動質控，只能通過人工審核發現。

2 探空部分

主要針對探空氣壓、溫度、濕度飛點的判定，如53915 崆峒探空站，經查2020 年12 月30 日07 時探空記錄：探空36 分23 秒溫度飛點未刪除，影響到第二對流層頂的選取；35 分46 秒～38 分57秒濕度跳變未刪除，影響到濕度記錄。在刪除飛點后，對流層頂選取正確，如圖3 所示，見表1、表2。MDOS 操作平臺只顯示出對流層頂溫度異常，如圖4 所示。

表1 53915 崆峒探空站探空對流層頂選取錯誤示意

表2 53915 崆峒探空站探空對流層頂選取訂正

圖3 53915 崆峒探空站探空飛點記錄

圖4 53915 崆峒探空站MDOS 探空疑誤信息

3 測風部分

主要針對傳統審核流程與MDOS 操作平臺自動質控信息在仰角、方位、斜距、風向、風速的判定進行對比分析。

（1）參與量得風層風向、風速計算的球坐標仰角、方位角、斜距計算分鐘數據（經過質量控制的）分別是該整分鐘及其上下2S 的仰角或方位角或斜距之和的平均值，故秒數據的跳變會影響到仰角、方位角、斜距的數據，從而影響到量得風層的計算值，有些變化較大的數據需要刪除只能人工干預；MDOS 操作平臺只是提出可疑，但不能刪除，故與L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件下對數據的處理有差異。

（2）測風出現旁瓣抓球時仰角、方位角、斜距數值變化規律：MDOS 操作平臺無法判定，只能在L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件下人工判別提出質疑,例如，53915 崆峒探空站2021 年4 月4 日19 時旁瓣抓球導致數據有誤，在L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件中，分鐘仰角、方位變化規律，而從每秒球坐標數據查詢中人工判別20min 以后仰角、方位秒數據異常；MDOS 操作平臺質疑信息只顯示為風特性層缺測，如圖5，6 所示。

圖5 53915 崆峒探空站旁瓣抓球L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件示意

圖6 53915 崆峒探空站旁瓣抓球MDOS 操作平臺質疑信息

（3）因量得風層的計算采用分鐘仰角、方位角、斜距的數據，MDOS 操作平臺僅質疑秒數據，對分鐘數據無法質控出來，因此對探測資料的準確性不能保障；但L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件下可采用探空高度代替斜距的方法將錯誤的分鐘斜距數據更改。

（4）如遇有近地面層高空風失測，經緯儀補放小球的觀測數據MDOS 也不能質疑疑誤信息。

4 探空、測風終止層判定

MDOS 操作平臺僅能顯示仰角、方位角、斜距的秒數據變化，特別是高空溫度、氣壓、濕度秒數據有跳變時對終止層的判斷提出質疑，造成疑誤的質控信息較多，因此在L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件下的探空數據查詢和每秒球坐標數據查詢中才能夠準確判定終止層時間。

5 文件的制作

（1）G 文件的制作（月數據文件）。應中國氣象局網絡司要求，高空G 文件應在氣象資料業務系統（MDOS）操作平臺制作完成,但MDOS 系統生成的G文件格式存在以下錯誤信息：例如對于52983 榆中探空站，出現段指示項長度錯誤情況，人工修改后L波段高空氣象探測系統數據處理軟件G 文件制作質控時信息顯示文件格式檢查無誤，錯誤信息如圖7所示。

圖7 MDOS 制作G 文件格式錯誤信息

鑒于高空G 文件的格式檢查與質量控制無法在MDOS 上實現，以及臺站端也無法將更正信息反饋至MDOS 操作平臺，目前月數據文件仍然在L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件中制作。

（2）報表文件的制作。報表文件即規定等壓面層、規定高度層報表，溫度、濕度特性層報表，風向、風速特性層報表，及月氣候報表。因MDOS 操作平臺制作的月數據文件存在上述錯誤信息，將影響到報表文件制作，為了按規定時效上報，目前通過L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件制作報表文件。

6 小結

綜上所述，通過對比兩種質量控制流程在參數核查、探空及測風各要素疑誤判斷、終止層判定和報表文件制作等方面的差異，評估了MDOS 系統對探空數據的質量控制效果。為按照業務規定時間將高空探測資料正確無誤地上傳至國家氣象信息中心，目前高空探測數據處理以L 波段高空氣象探測系統數據處理軟件為主，MDOS 操作平臺作為參考進行質量控制。文章的對比分析可為后續MDOS 質量控制模塊、文件制作模塊升級完善及業務審核人員提供參考依據。