自動氣象站數據異常分析及處理方法

唐珍紅

（江西省尋烏縣氣象局，江西 尋烏 342200）

地面氣象觀測是實現天氣系統監測的重要手段,是氣象預報、氣候分析及災害監測的重要途徑和數據基礎。2020年4月1日我國將地面氣象觀測自動化調整為正式業務運行，人工定時觀測和夜間守班任務被取消，實現了全面自動化觀測。相比人工觀測，新型自動氣象觀測的觀測能力明顯增強，彌補了原有人工觀測數據的不足。氣象工作者除了要保障氣象觀測儀器正常運行外，還要保證分鐘數據BUFF文件的傳送率及可用率，及時處理異常數據。

1 異常數據處理原則

異常記錄是指經過數據質量控制后確定為缺測、錯誤、可疑的觀測數據。數據不完全正確，但基本可用時，按正常記錄處理。數據有明顯錯誤且無使用價值時，采用一定的查詢或統計方法獲取可用以代替的數據，否則按缺測處理。全部數據不正常時，要及時啟用備份站開展觀測，無備份站的按缺測處理[1]。除降水外的分鐘數據異常時均按缺測處理，不用內插值，不用備份站數據代替。氣溫、相對濕度、草溫、地溫、風向、風速數據異常時，小時數據代替按照正點前后10 min 內接近正點的正常數據、備份站數據、內插值的順序進行處理。風速、風向數據異常時，不能作內插處理，瞬時風速、瞬時風向數據異常按缺測處理。ISOS 業務軟件上的小時數據與該正點時次的分鐘數據必須一致，不一致時需對前后數據進行人工分析處理，若正點分鐘數據存在疑誤，則用正點數據代替。

2 降水量數據異常處理

2.1 傳感器故障導致數據異常

儀器故障時，結冰期啟用稱重雨量傳感器記錄作為正式記錄時，數據異常處理按翻斗雨量傳感器、備份翻斗雨量傳感器的順序[2]。非結冰期間，啟用翻斗雨量傳感器記錄作為正式記錄時，數據異常處理按稱重雨量傳感器、備份翻斗雨量傳感器的順序。

2.2 傳感器正常，降水量數據異常

非結冰期啟用翻斗雨量傳感器時，若天氣晴朗無降水天氣現象，但出現了降水量記錄，降水量數據做刪除處理；降水現象停止后2 h 內出現的≤0.3 mm的降水量數據做滯后處理，累加到降水天氣現象最后停止的那分鐘，對該小時降水量進行更正維護[3]；出現跨小時降水量滯后現象時，將滯后降水量累加到前一小時的最后降水天氣現象時刻，對前后兩小時的小時降水量進行更正維護；夜間不守班期間的滯后降水量數據按正常處理。

結冰期啟用稱重雨量傳感器期間，降水量伴有異物時按正常處理；固態降水堆積在口沿上或盛水桶溢水，該時段的降水量數據按缺測處理。固態降水堆積在口沿內，將其收集至容器，由此產生的降水量≤0.3 mm，做滯后處理，累加到降水現象停止的那分鐘和小時時段內[4]；若收集到的固態降水＞0.3 mm，則累加到降水現象停止的最后時次，該時次的降水分鐘數據做缺測處理，無法判斷降水現象停止時間時，累加到有降水量的最后一個時次，該時次的降水分鐘數據做缺測處理[5]。

某時次分鐘降水量合計與小時降水量不一致時，在地面綜合觀測業務軟件（ISOS）核查該時次的分鐘降水天氣現象和分鐘降水量是否一致。一致時判定分鐘降水量數據無誤，以分鐘數據為準，對小時降水數據作更正維護[6]；不一致時降水現象停止后2 h 內≤0.3 mm 的分鐘降水數據做滯后處理，以分鐘數據為準，對小時數據進行更正維護[7]，否則將該分鐘降水量判定為野值，做刪除處理，以小時降水數據為準。

示例：某日陰雨天氣，19 時55 分無降水天氣現象，但有0.1 mm 降水量，判斷為滯后降水，質控后備注內容為“19 時55 分0.1 mm 降水量做滯后處理，0.1 mm 降水量累加到相應的降水天氣現像停止時間 18 時 02 分”，19 時、20 時小時降水量做更正處理。

3 蒸發數據異常處理

蒸發儀器故障時，數據缺測1 h，該時次用前后1 小時數據的內插值代替；連續缺測≥2 h，該時次做缺測處理，日合計做缺測處理。蒸發桶因暴雨溢流或維護期間，蒸發小時數據異常按0 處理。結冰期蒸發異常數據按缺測處理[8]。

4 能見度數據異常處理

當視程障礙現象綜合判識錯誤時，能見度數據異常以自動站觀測數據為準。能見度儀器故障導致的數據異常，正點能見度做缺測處理，不能作內插，不能用正點前后10 min 數據代替[9]。某時次分鐘數據異常，做缺測處理，影響小時極值的挑取時，小時極值按缺測處理。能見度儀器上布有蜘蛛網，導致能見度小時數據記錄不正常，該時次的能見度數據做缺測處理[10]。

示例：某日19 時31 分至20 時12 分能見度數據異常，質控后備注內容為該時段分鐘數據做缺測處理；20 時定時觀測和10 min 能見度用人工觀測數據代，1 min 能見度、最小能見度及出現時間做缺測處理。

5 氣溫和濕度數據異常處理

氣溫或相對濕度小時異常數據處理方式為前后10 min 數據代替、備份站數據代替或內插數據代替[11]，水汽壓和露點溫度需反查求得[12]。氣溫日平均值可用4 次平均值和24 次平均值互相代替，并在工作日志中備注異常記錄的處理情況，在MDOS 中元數據基本信息的“附加信息登記”“一般備注事項”中備注登記。

6 風向風速數據異常處理

風速數據正常、無風向時，風速正常記錄，風向按缺測處理；風速數據缺測、有風向時，風向按缺測處理。正點風向風速缺測時，不可作內插處理。正點風向風速異常時，代替順序為正點前后10 min、備份站記錄。正點前后10 min 記錄代替時，代替正點2 min 平均風速或者10 min 平均風速的分鐘數據必須是可用數據。2 min 平均風速缺測時，不能用10 min 平均風速代替，2 min 平均風速和10 min 平均風速不能互相代替。用接近正點的風速分鐘數據代替正點2 min 風速或10 min 風速時，風向按缺測處理；正點風速代替后的值≤0.2 m/s 時，風向記為“C”。

7 其他數據異常處理

7.1 數據入庫異常處理

臺站十幾個時次分鐘數據沒有及時入庫時，需人工補傳該時段未入庫數據。補傳方法為在MDOS平臺的“數據查詢與質疑”界面查找未入庫分鐘數據、小時數據，在ISOS 業務軟件里進行BUFR 數據補發。若在ISOS 業務軟件里補發數據不成功，就從“ISOSinSendsendbak”目錄中的第一個文件夾（A.0001.0043.R005）中找到缺失的BUFR 數據文件，將其復制到“ISOSinSendData”目錄下即可。補傳數據完成之后，到MDOS 的“數據查詢與質疑”界面查看該時段數據是否補傳成功，如果沒有補發成功，檢查是否找錯數據文件。臺站補傳數據后自查本站是否有日數據天氣現象缺測情況，若臺站補傳未入庫數據后出現日數據天氣現象為“//.”，則再次補發未入庫時段的小時更正數據。

7.2 區域站數據異常處理

7.2.1 區域站風速異常分析 輕風天氣若出現大風數據，通過核實該時次風速為異常，不可用作缺測處理。復雜天氣系統過境或臺風影響出現異常大風現象，全縣區域站風速進行對比分析，若偏差太大，不可用作缺測處理。

7.2.2 區域站降水量異常分析 有降水天氣系統過境，全縣站點出現大雨、暴雨降水量級，若某站點降水量數據明顯偏小時，考慮雨量筒是否堵塞，及時進行儀器維護。天氣晴朗時出現雨量數據，該降水數據視為野值做刪除處理。

7.3日極值、小時極值異常處理

氣溫、地溫、風速、相對濕度、草溫、氣壓因分鐘數據異常導致小時極值異常時，小時極值應從本時次正常分鐘數據或經處理過的正點數據中進行人工挑取。氣溫、地溫、風速、相對濕度、草溫、氣壓小時極值為備份站正點記錄、內插值、正點后10 min 內的代替值時，小時極值的出現時間記錄為“00 分”。氣溫、地溫、風速、相對濕度、草溫、氣壓小時極值無法獲取時，小時極值按缺測處理。日極值異常時，可從各小時極值中挑取。ISOS 軟件觀測記錄全天缺測時，日極值按缺測處理。若日極值出現時間恰好是24 時整，則時間記錄為“00 時 00 分”。

8 結束語

新型自動氣象站是地面氣象觀測的一次重大改革，避免了人工觀測中人為導致的氣象要素數據誤差。做好地面氣象觀測數據異常分析和處理工作，不僅可給天氣預報提供精確的氣象要素，提高天氣預報的準確率，還能提高氣象站的工作質量及年度考核評分。氣象工作人員要緊隨地面氣象觀測改革步伐，認真學習領悟新知識，提高地面氣象觀測數據異常的分析和處理能力，促使氣象事業高質量發展。