地面自动站资料质量控制方案及应用

为满足精细、 短时天气预报的需求， 我国地面自动站（AWS）观测系统的建设日趋完善。AWS资料在数值预报系统中没得到充分使用的原因之一是AWS观测资料的特殊性及数值预报系统缺少有效针对AWS观测资料的质量控制(QC)方案。本文AWS QC方案在参考国际先进的AWS QC方案基础上， 根据我国地面自动站的特点和数值天气预报模式对地面资料应用的要求设计。其目的是解决AWS观测资料在数值预报中应用的质量问题。本方案采用多种质量控制技术， 其中包括台站气候极值检查、 要素间一致性检查、 时间一致性检查、 持续性检查、 背景场一致性检查、 空间一致性检查、 综合决策算法、 自动统计评估反馈技术。本文从检查方法对错误资料的敏感度和确定性进行理论分析表明, 该方案具有更强的敏感度和确定性。将该方案应用于北京地区2006年8月AWS实际观测资料检验， 结果表明, 该方案能有效地识别观测资料中存在明显错误的资料， 有效地为地面自动站资料在数值模式中的应用提供客观质量依据。     

全国自动气象站实时观测资料三级质量控制系统研制

迄今,中国气象局已在全国建立了55000余个地面自动气象站（含国家级自动站和区域自动站）。为了促进众多台站观测资料质量提高,在实时业务中保障用户用到基本正确有效的数据,2009年底中国气象局启动了“全国自动站实时资料质量控制与综合评估系统建设”工程,旨在研制一套基本适用于全国自动站实时观测数据的质量控制技术方法,建立台站、省级、国家级资料部门的地面自动站实时资料三级质量控制与反馈业务系统。在探究自动站错误数据表现形式的基础上,研制了自动站实时观测数据质量控制技术;从业务分工与应用角度,设计建立了台站负责质量监控、省级负责质量控制和国家级主要负责质量评估的自动站实时资料三级质量控制系统。该系统已在2400多个国家级气象台站、31个省级和国家级资料部门安装部署与业务应用。通过系统建设与应用,实时上传的自动站数据质量得到明显改善。主汛期全国自动站逐小时气温、降水数据可用率分别从2009年的88%、83%提升到2012、2013年的98%左右。     

地面自动站观测资料三级质量控制业务系统的研制

随着我国气象台站地面自动气象观测系统的逐步布设，地面自动站观测资料质量控制系统的研制亦成为业务急需。2004年开始，研制由台站，到省级、国家级资料部门的地面自动站观测资料三级质量控制业务系统。各级质量控制系统融合了自动控制技术和交互式应用技术，允许在必要时对疑误资料进行详细的人工分析、判断与修正。文章介绍了整个质量控制系统的业务流程设置、质量控制技术以及质量控制信息。     

基于EOF的高时空分辨率自动站温度观测资料质量控制

随着我国气象自动化观测技术的发展,全国已经建成了70 000多个自动观测站点,全面实现了气象观测自动化。自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长,这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。利用江苏省气象局提供的2019年12月1日00时—7日23时共168个时次的地面自动站温度观测资料,及ECWMF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的ERA5(ECMWF Reanalysis V5)再分析资料中的温度格点资料作为背景场,结合常规质量控制方法及EOF (Empirical Orthogonal Function)质量控制方法,建立了适用于高时空密度的地面温度资料质量控制方法,并对我国中东部地面自动站温度观测资料进行质量控制试验。结果表明,在利用常规质量控制方法剔除观测资料中明显异常的资料后,针对自动站高密度的特点,通过选择合适的分析区域,EOF分析方法可以很好提取有组织的观测系统信息,从而保证剩余信息更好地满足随机分布特点,利用随机概率分布特点就可以很好剔除异常观测资料,并且可以避免天气变化的影响。     

凤翔站2005--2006年自动气象站观测资料质量评估分析

利用中国气象局遥测仪资料质量评估系统，分析了凤翔国家基本气象站2005--2006年自动站和人工站平行观测期间的本站气压、气温、湿度、定时风、自记风资料。认为自动气象观测系统是可靠的，所采集的气象观测数据是可信的。对自动站运行期间存在的问题提出了应对措施。     

北京自动气象站实时数据质量控制应用

自动气象站(AWS)观测资料是中尺度、短时效天气预报不可缺少的重要资料源之一.但由于AWS观测资料的特殊性,其质量问题不同程度地阻碍了它的使用.因此,AWS观测资料的质量控制越显重要.北京市气象局设计的自动气象站观测数据质量控制的方案主要是物理极值检查、历史极值检查、内部一致性检查、时间一致性检查、空间一致性检查等方法并把它应用于北京地区2007年奥运气象服务演练,取得了令人鼓舞的效果.结果表明:该质量控制方案的建立,能够实时反映北京市气象局自动站观测数据的可靠性,同时也反映出数据的缺测和及时性也存在一些问题.此系统的运行对2008年奥运气象服务,特别是对INFO2008和城市运行实时数据服务的可靠性将会发挥重要作用.     

新建地面气象自动站资料质量控制方法设计

随着观测系统的加强,中国陆续出现许多新建的地面台站、地面自动观测站,但对这些新出现的台站由于缺少长时间序列的历史观测资料,无法通过本站观测统计分析建立质量控制技术.本文在传统的质量控制方法基础上,将全国地面观测站按照地域和气候特征分为8个区域,利用过去25 a存档的地面观测资料建立一套适合于新建地面自动站资料控制技术,对气压和温度采用极值检查、时间一致性检查和空间一致性检查等方法进行质量控制.并利用该质量控制技术对华南、长江中下游及华北地区2005年地面资料进行质量控制,结果表明:该控制方案能有效地将有问题的资料标识出来,可为新建地面自动站资料的应用提供一定的质量保障.不同区域的资料质量控制检查需依据不同地区的气候特点进行划分和统计,这样更能保障质量控制后资料的质量.     

自动站发展走向

本文对几个发达国家的自动站发展史进行了总结，对今后自动站布局发展趋势、自动站观测技术和观测方法发展趋势进行了预测，并结合我国实际，提出了我国自动站发展应注意的问题。     

国家级地面自动站A文件质量控制方法及软件开发

地面自动站A文件是以站月为单位的气象观测综合资料，具有要素多、信息量大的特点。为了实现有效的质量控制，研究了更为全面的国家级的质量控制方法并遵循软件工程理论，采用模块化的设计方法完成了应用软件的开发，这对保证我国地面自动站观测数据的质量起到了重要作用。     

临桂站极大风速观测值可靠性分析

广西桂林市临桂国家气象观测站2019年3月21日21:13观测到60.3m/s极端大风,数据使用单位对风速观测值的真实性提出了疑问。针对临桂站观测到的极大风速值,对观测场内主用、备用自动站观测资料进行分析,撤换风传感器进行检定,通过综合分析认为:(1)极端大风值出现前后临桂站的主、备自动站观测资料变化趋势一致,观测要素变化符合要素间的逻辑关系,临桂站的观测资料是可信的。(2)检定结果说明风速传感器的频率值与风速仍然存在很好的线性关系,根据新的线性关系订正出的风速值更接近临桂站当时极端大风的真实值。在分析和总结的同时,从数据质量控制、观测数据极值认定和订正应用、设备运维措施等三个方面提出了思考和建议。     

气象数据质量分析与评估

MDOS系统实现地面小时数据、分钟数据、日数据、日照、酸雨数据质量控制,观测数据经过本系统实现台站级、省级和国家级三级质量控制。文章分别从站点分布、下垫面环境、观测要素疑误及产生原因、数据可用率等多个方面进行了数据质量的统计、分析与评估,统计了2017年1—6月考核数据,数据可用率高达99.98%,数据质量总体呈优良水平,保证各个应用系统使用数据的及时性和正确性,为数值天气预报、资料同化与再分析、公共气象服务、特色气象服务产品提供更准确的高质量地面气象观测数据。     

正点地面观测数据维护中数据异常的分析处理

地面观测资料报文传输方式调整之后,值班观测员应注意小时内自动气象站的数据采集情况,在正点后通过《地面气象测报业务软件》的"正点地面观测数据维护"对数据进行检查,当发现自动气象站错误或数据异常时,应及时对疑误数据进行分析处理,完成对自动气象站数据的质量控制。通过对几例正点地面观测数据维护中典型异常数据的分析处理,帮助地面测报值班人员在日常工作中对正点地面观测疑误数据进行快速的判断和维护,做好自动气象站数据的质量控制,以保证地面气象要素上传数据文件内数据的完整性、时效性和质量。     

2018年贵州省常规站温度要素数据评估

随着气象观测的自动化,地面气象观测在观测时次和空间密度上得到极大提高。常规站资料是地面观测资料的重要组成部分,其站点分布合理、监测连续,对于气候变化监测、预测和影响评估有着极为重要的作用。质量控制确保资料的可靠性和代表性,提高资料的应用价值。目前,经过已有的自动化质量控制之后,常规站观测资料中质量控制仍有错判、漏判等问题存在。该文以2018年贵州省常规站气温相关要素数据评估为例,实现本地常规气象资料质量控制方法的优化。     

地面气压同化递进式OMB质量控制方法研究

文章首先通过波谱分析对夏季(2013年6—8月)五个重点区域6 h一次地面气压观测场和T639分析场进行周期和振幅特征对比分析,在此基础上采用递进式OMB(observation-minus-background)质量控制方法对我国及周边地区地面气压进行了质量控制研究。研究结果表明:在模式与观测地形高度差异较大区域,必须通过压高等方法进行订正背景场资料才能较为准确地描述观测周期振幅特征,采用压高与双权重相结合的方法能够有效订正模式与观测之间的偏差,为地面气压的质量控制奠定了很好的基础;递进式OMB质量控制方法使得观测增量接近正态分布,相对OMB方法更有效识别离群资料,更能保障质量控制效果。     

全球地面天气报历史资料质量检查与分析

全球地面天气报资料是气象资料中数据量最大、使用频率最高的资料之一。国内作为气候资料接收和保存的全球地面天气报资料中包含45个气象要素, 每日4次定时观测资料。利用2005年用于全球地面天气报资料接收、处理实时业务中的质量控制方法, 对保存于国家气象信息中心气象资料室的全球地面天气报历史资料数据集进行了全面的质量检查, 对原数据集中因解码而引起的比较明显的批量错误资料进行了修改, 生成具有质量控制码的二版全球地面天气报历史资料数据集。同时还系统介绍了1980年1月—2003年12月全球地面天气报历史资料数据集质量检查结果, 分析了资料的质量情况。