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。     

浅层地温传感器的故障分析

本文针对章丘站7月份20cm地温自动观测数据异常,将自动站与人工站的观测资料进行对比分析,并将自动站四支浅层地温传感器放在同一环境下进行对比分析,证明20cm地温传感器存在故障并及时进行了更换,保证了自动站观测资料的准确性。     

地面综合观测要素状态监测及报警软件研究

为推进气象现代化，地面气象综合观测在智能化、自动化方面进行了大量的研究工作，并取得了显著的成果。因受到自然环境、设备状态、网络情况等影响，观测要素数据易出现异常，且台站业务人员无法24 h不间断监测地面综合观测软件，在设备故障、数据异常等情况发生时易导致市县级地面综合观测不能第一时间发现问题，影响故障点的及时排查和维修。基于此现状，运用“互联网+”模式，通过对地面综合观测要素状态监测及报警软件研究，在观测要素数据逾限、缺测及数据质控异常时红灯提示并发送短信给保障人员报警，实现地面气象观测要素数据的智能监控，切实提高基层装备保障及时性，更好的为气象信息服务与气象分析预测提供可靠的基础数据。     

自动气象站铂电阻温度传感器故障辨析与异常数据的处理

从自动气象站铂电阻温度传感器原理结构入手,阐述了传感器的测试技术。针对业务运行中出现的问题,将故障识别方法分为电阻测量法和数据分析法,为判断铂电阻传感器故障提供新的思路,总结归纳了异常数据处理方法,按照业务规定对异常数据进行处理,保证数据正确性和可用性。有助于台站观测人员快速判断铂电阻传感器工作状态,及时排除故障、正确处理异常数据。提高业务人员自动站保障能力,从而保证自动气象站稳定运行。     

地市级气象综合观测自动化监控报警系统的设计与应用

以全国综合气象信息共享平台（China Integrated Meteorological Information Service System,简称CIMISS）内气象资料为数据源,设计一个气象综合观测自动化监控报警系统,实时监控观测数据的传输情况,同时通过收集历年来各地区观测到的历史极值、故障和数据异常情况,建立要素阈值算法判断气象观测数据是否异常,并将异常告警信息分别推送至电脑端和手机微信端,方便气象工作人员查看,及时进行故障处理。该系统集多个监控平台为一体,对气象观测数据监控和告警效果良好,大大提高台站维护维修工作效率,进一步提升了气象装备保障能力,对推进气象现代化、智能化、自动化具有重要意义。     

地面综合遥测站两次温度采集异常情况的分析

针对钟祥站遥测系统2003年3月23日和4月24日两次温度采集异常情况,运用madab绘图工具分别对人工站观测数据和遥测系统观测数据进行同期的连续对比分析,找出了遥测系统采集数据的异常时段,并对其出现原因进行了分析。结果表明：某些大雾、降水等异常天气能导致遥测系统采集记录失真。     

台站气象观测数据集成监控平台设计

通过对各类观测数据及运行状态的分析,结果表明:运用可视化编程工具进行台站气象观测数据集成监控平台设计,实现对网络状况及各种气象观测数据及报文的实时监控;当平台发现网络异常、数据异常、数据下载及上传失败时,能及时进行显示和智能语音、短信、电话报警,通过集成监控平台的使用,能有效提高设备运行稳定率、到报率、业务可用性,从而提高台站综合业务质量。     

多传感器自动站的数据融合效果及优势分析

采用三个同类型的温度、湿度和雨量传感器分别对气温、相对湿度以及降雨量进行测量。通过计算同一气象要素三个测量值之间的离散度以及数据集中度,结合观测数据的时间序列变化趋势,融合得到一个更具有代表性,更加准确的数据作为该气象要素的观测值。对三种气象要素多种天气状况下的融合数据进行业务对比,一致率计算结果证明,多传感器融合结果与业务观测数据一致性比较高。对差值的规律和异常数据进行分析,显示多传感器具有以下优势：在单一传感器故障时保障观测数据连续不间断,剔除由信号干扰或者误操作导致的错误数据,增加强对流过程中奇异数据的可信度,及时反映单个传感器性能变化。因此多传感器自动站不但可以作为业务使用,而且对解决业务观测中部分数据不可信的问题具有重要意义。     

一次集成版ISOS软件报警信息处理过程的分析

为了实现自动气象观测数据采集、业务处理、数据传输等功能集于一体,监控管理台站自动站观测设备运行状态,对地面综合观测业务软件集成版ISOS软件报警信息处理过程进行分析,根据软件报警信息开展相应工作,找出故障发生和数据异常的原因,并进行及时的排查,并据此提出自动气象站故障处理的工作任务要点。     

地面气象观测数据实时传输及质量控制程序实现

通过VB编程,研制了自动气象站地面气象观测数据实时传输及质量控制系统,替代了通信组网接口软件。不仅解决了备份拨号不通时,通信软件终止的问题,而且能对实时观测要素进行审核。文件未传输及数据异常时,通过Modem拨叫设定的移动电话报警,及时提醒值班人员进行处置。并与通信组网接口软件兼容,第6分钟还有文件未传输时,也可自启动通信组网接口软件。该软件最大限度地减少了自动站观测数据的缺测、异常情况,提高了资料的传输及时率。     

基于新型自动站运行状态的数据质量判识

通过统计新型自动气象站相关设备监测点运行状态信息及同时段地温、气压、气温、湿度、风、降水6要素数据质量的正常或异常频率,对观测要素数据与设备状态信息做了相关性分析,并针对各要素统计了相关状态监测点的命中率、误警率等指标。结果表明通信状态、设备自检状态及传感器3个监测点运行正常时与观测数据间的一致性较好,正常命中率高于96%,而采集器、通信接口、计数器、AD、主板温度等部件状态异常时与观测数据间一致性较差,异常命中率低于3%。利用国内新型自动站运行状态文件来辅助判断相关观测要素质量,虽然在应用中还存在一定问题和需改进方向,但有利于改进数据质量控制方法、提高数据的真实性和可用性。     

云南省自动气象站土壤湿度数据质量控制

土壤湿度是控制陆地和大气间水分和能量交换过程的重要变量,而自动气象站观测是获取地表土壤湿度的主要手段。地表自动气象站观测的准确性能够直接影响其应用效果,因此, 开展自动气象站土壤湿度质量控制分析具有重要意义。基于2010—2014年云南省37个自动气象站土壤湿度数据,采用谱分析方法,以观测值及其Savitzky-Golay二次导数的平均值、均方差、变化率等统计量为判据,筛选剔除了观测数据中的随机噪声、异常峰值和异常平稳值。结果表明:云南省自动气象站观测数据均有缺测,两种异常值中,异常平稳值占绝大部分。与降水时间序列对比发现,不同降水强度下各层土壤湿度变化存在一定差异,砂质土站点对降水的响应最为明显,黏质土站点雨后土壤湿度变化幅度最小。     

自动气象站正点数据维护异常情况处理

2012年4月1日,全国地面观测业务改革调整工作正式启动。为适应此次改革,地面气象观测业务软件也随之进行了相应的变动和升级,取消了天气(加密)报功能,新增了"正点地面观测数据维护"的功能,从而实现了人工定时观测数据维护和自动气象站观测数据异常时的人工干预。在地面气象观测中定时观测时次,若出现自动站数据异常,对出现的突发问题处理不当,加之上传资料时限短、精神紧张,容易造成发送错     

自动站实时数据质量控制失败的案例分析

通过2次自动站实时数据质量控制失败的案例,分析总结了自动气象站实时数据质量控制的经验教训。结果表明:(1)值班员必须严格执行地面气象观测规范和各项规章制度;必须充分认识建立和运行实时自动气象站的目的,打破传统地面气象观测侧重于定时观测的思维定势,牢固树立随时要对自动站实时数据进行质量控制的意识。(2)要灵活运用自动气象站监控软件(SAWSS)实时分析观测数据的质量,并及时正确地处理异常数据。(3)自动站实时数据质量控制最好按照如下顺序依次进行:时间一致性检查,内部一致性检查,气候一致性检查。(4)解决台站实时数据质量控制问题的最好方法是研制以保证数据真实准确为核心目标的自动化质量控制软件。     

基于虚拟串口技术的地面气象观测数据实时分发系统

目前培训上使用的地面气象观测情境教学系统,不能为气象观测实习实训同时提供实时的天气现象、观测数据异常和观测设备故障情境,不具备同时开展基于历史观测情境和实时观测情境实习实训教学的功能。针对上述问题,本文利用虚拟串口技术和局域网数据共享方法,在VC6.0程序开发环境中,采用面向对象与面向过程相结合的程序开发思想,运用多线程方式和串口通信机制,研发了地面气象观测数据实时分发系统。该系统首次实现了分钟实时观测数据、小时统计数据、分钟状态数据,在局域网内从教师机到学员机实时分发共享的功能,同时具备开展基于历史观测情境和实时观测情境实习实训教学的功能。测试应用表明,该系统设计合理,操作方便,数据分发共享及时、稳定,满足了多学员同时开展地面气象观测情境教学的要求,大大提升了地面气象观测培训的实效,研究成果可为实时情境教学系统的设计开发提供技术参考。      

DZN1型土壤水分自动站的故障分析和处理

结合实际工作中的各类异常现象,对DZN1型自动土壤水分观测站日常观测中出现的故障进行了分析,对网络、硬件、软件的故障处理方法进行归纳总结。详细说明多种数据异常和仪器故障的现象,分析造成数据异常的原因,并提供一些解决方法。     

L波段雷达探空异常记录的分析与处理

L波段雷达探空资料的获取,是通过对自由大气各气象要素的直接或间接观测。观测期间存在着一些偶然性和不确定性,某些现象例如:仪器变性、气球下沉会导致观测记录的异常。该文通过实例分析,总结出异常探空记录的判别方法和处理技巧;提出了避免异常记录出现的一些预防措施,在实际的应用中获得了较为合理、客观的高空气象资料,为相关部门的研究和应用提供可靠数据。     

台风上层对流层暖异常微波观测的修正及其应用

热带气旋上层的暖异常与气旋强度密切相关。利用匹配的NOAA-16和NOAA-18上的AMSU-A从不同角度几乎同时对同一气旋的观测数据,对基于变分理论的热带气旋暖异常物理反演算法进行检验。结果表明,采用物理反演方法后可明显提高不同卫星平台上同类仪器观测的亮温异常之间的相关性,即显著地减小了水平分辨率因素对亮温异常观测的影响。对实测数据的分析表明,不同平台上通道8(55.5 GHz)观测的亮温异常之间的相关性大于通道7(54.94 GHz)。为了选择更优的亮温异常观测通道,利用2002-2003年西北太平洋区域的344对匹配数据,分别建立了AMSU-A的通道7、8反演的亮温异常与日本气象厅提供的最佳路径数据中的MSLP(最低海平面气压)之间的统计关系,再利用2004年的229对匹配数据对算式进行了检验,对检验结果进行了比较表明,对于独立的检验数据,采用通道8所得结果的均方根误差比采用通道7时相对减小25%。      

2019年辽宁及内蒙古冻土自动观测及其分钟数据的时间一致性检测

在辽宁省喀左站、辽阳站和内蒙古满洲里站统一安装5种型号冻土自动观测仪进行外场试验,采集2019年3—6月逐分钟冻土数据,采用纵横极值集合法,对采样数据进行时间一致性质量控制,与3站的人工定时数据进行对比分析。根据同期人工观测数据,判断冻土自动观测异常可疑数据和异常数据阈值,分别为5 cm和11 cm,据此开展验证。结果表明: 冻土自动观测仪分钟数据完整率为99.59%;冻土自动观测仪平均冻土层数与人工观测基本一致,符合冻土业务数据分布特性; 5种类型冻土自动观测仪均能较好地反映不同气候区域的冻土的分钟数据变化,冻土自动观测分钟数据质量控制阈值合理可靠。     

中国自动土壤水分观测资料质量控制方法设计与效果检验

土壤湿度资料对气候变化、农业干旱监测、农业气象预报与服务等研究具有重要意义,为剔除土壤湿度观测资料中的异常数据,本文提出了一套适用于全国自动土壤水分观测资料的质量控制方法。首先,以2014年全国自动土壤水分观测资料为基础,根据资料中异常数据的特征将异常数据分为四类。其次,从界限值检查、内部一致性检查、时间一致性检查等方面提出:异常极值检查、异常增大检查、异常减小检查、异常恒定检查四类方法。最后,利用2014—2015年全国观测资料以及中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)土壤体积含水量数据集产品(V2.0)对各检查方法应用效果进行检验,结果表明:(1)四类检查方法均可判断出自动土壤水分观测资料中的疑误数据;(2)四类检查方法的判定结果在时间连续性及空间分布上具有一定的一致性;(3)该质量控制方法可减小观测数据与CLDAS数据之间的均方根误差(RMSE)。目前,该方法已应用于我国气象资料处理业务系统。