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。     

地面气象自动站数据审核规则库设计

基于地面气象自动站资料的存储格式，结合地面气象资料的质量控制规范，充分考虑气象审核人员的具体业务需求，分析了气象要素内部特征与各种要素间的约束关系，编制了基于数据库的质量控制审核规则体系结构，并据此开发了地面气象数据审核规则库管理系统和质量控制系统。     

时间和空间一致性在地温数据质量控制中的应用

随着地面自动气象站的使用,多年的人工观测系统逐渐被自动观测系统所取代。自动站资料在报送中国气象局之前,台站和省级都要进行质量控制。近年来,我国许多科研人员对质量控制系统进行了研制[1-3],也有学者对部分或单个气象要素的质量控制方法进行了较为详细的分析研究[4],但对地温要素的研究较少。     

地面气象自动站数据审核规则库设计

基于地面气象自动站资料的存储格式,结合地面气象资料的质量控制规范,充分考虑气象审核人员的具体业务需求,分析了气象要素内部特征与各种要素间的约束关系,编制了基于数据库的质量控制审核规则体系结构,并据此开发了地面气象数据审核规则库管理系统和质量控制系统。     

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。     

加密自动站资料质量保障体系分析

加密自动站（IAws）观测网随着我国观测系统的加强日趋完善，许多省市都有IAWS局域网。IAWS观测资料的应用也日益受到重视。但由于IAWS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。为了促进我国IAWS观测资料质量保障体系的建立，首先通过对比IAWS观测资料和以往的天气尺度常规地面人工站（CMWS）观测资料的特点，分析了IAWS资料的特殊性，然后从国际上IAWS观测资料质量保障体系的经验和方法着手，对IAWS观测资料和CMwS观测资料质量保障体系的差别以及建立IAWS观测资料质量保障体系应注意的重点和问题进行了分析。分析结果表明：IAWS观测资料质量保障体系不同于CMWS观测资料质量保障体系，应特别重视观测业务管理体制建立和台站级自动质量控制、人工干预、监测评估等技术的应用。     

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.     

MDOS系统新型自动站异常数据质量控制

MDOS系统提高了国家、省、台站三级气象资料数据质量控制时效,但仪器故障时,台站如何对MDOS中的数据做正确处理尤为重要。利用MDOS(气象资料业务系统)和CDQC(地面自动站观测资料三级质量控制软件)对黄龙站和洛川站2016年7月异常数据进行质控分析,得出遇仪器故障时异常记录的处理方法,为台站处理此类问题提供参考。     

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。     

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。     

自动气象站数据实时质量控制业务软件设计与实现

介绍了一种面向天气监测预报实时业务的自动气象站数据质量控制软件。该软件综合应用数据质量控制、网络消息即时通信等技术,将数据质量控制纳入气象信息业务流程,建立了省、市、县三级气象台站联动的自动站数据实时质量控制业务流程,实现了对江西省89个国家自动气象站和1531个区域自动气象站观测数据的实时质量控制,有效降低了自动站疑误数据对天气监测预报业务服务可能造成的不利影响。     

自动站小时气温数据的质量控制系统研究

逐小时自动站数据对于气象灾害预警、决策服务及预报预测等十分重要。以国家级自动站小时观测气温数据为基础,分析研究了小时气温数据的疑误形式,针对各种疑误数据,利用国家级台站建站以来的日最高、日最低以及4时次(北京时02点、08点、14点、20点)定时观测气温数据,研制形成了适用于中国自动站(区域站和国家站)逐小时气温数据质量控制系统,并将此系统应用到2006-2010年中国27000多自动站小时气温观测数据中。结果表明：区域站的正确率、可疑率、错误率分别为99.43 %、2.24 ‰和3.45 ‰,国家站则分别为99.82 %、1.27 ‰和0.49 ‰;区域站和国家站数据的可疑率相当,但国家站错误率明显比区域站低一个量级。通过历史数据质量控制结果的分析,证明自动站气温质量控制系统设计合理,可以判断出错误和可疑数据,具有可用性。     

适用于全国自动站小时降水资料的质量控制方法

区域自动站逐小时降水资料对于气象预警、决策服务、预报验证等非常重要。资料在提供使用前其质量状况应是可知的。在制作的区域自动站逐小时降水资料数据集基础上,并结合国家级台站观测的小时降水资料,通过深入分析错误数据的存在方式,研制形成全国自动站逐小时降水资料质量控制方案。该方案适用于全国范围内区域站和国家站,实时和非实时上传的逐小时降水资料自动质量控制。最后介绍了利用该方案对2006—2009年实时上传的全国自动站小时降水资料的质量评估结果。     

湖北气象监测网络业务管理系统及其应用效果

为了提高省级综合气象观测业务的全面质量管理水平,整合气象信息资料传输管理、综合观测系统运行监控、自动站实时数据质量控制和短信报警等业务质量管理功能,设计开发了湖北省气象监测网络业务管理软件系统。目前,该系统已成为湖北省气象监测网络业务重要值班平台之一。系统投入业务运行以来,湖北省各类气象资料收集上传质量呈现上升并保持稳定的趋势,自动气象站实时资料经自动数据质量控制后数据质量有较大程度的提高。由于采用主流成熟技术开发,系统具有较好的可推广性。     

北京地区自动气象站气温观测资料的质量评估

该文从完整性、准确性、可靠性3个方面设计了自动气象站数据质量评估的流程,并对北京地区187个自动气象站1998—2009年逐时气温资料进行了质量评估。结果显示:北京地区自动气象站建设初期重点兼顾城区和山区的布设策略,为北京区域气候研究提供了较好的基础;北京地区正常运行的自动气象站发生中度和重度缺测的站点相对较少,离散和轻度连续的缺测较集中,具有较好的区域一致性;错误发生率最高为3.8%,大多数年份错误发生率均在1%以下,可见自动气象站错误数据相对较少;尽管可疑数据涉及的站点相对较多,但经空间一致性检查后,有超过50%可归并为正确数据。评估分析结果表明:北京地区自动气象站数据具有一定的准确性和可靠性,具有较强的应用潜力和前景。     

自动站地面月报表预审方法

简要介绍了我国地面气象台站自动观测系统应用软件在地面气象记录月报表预审工作中的运用,并对自动气象站地面气象记录月报表预审的常规操作步骤和在预审过程中应注意的问题作了较详细的描述,以帮助预审员在预审工作中避免错情的发生,保证地面月报表的编制质量。     

广州自动气象观测站要素统计查询系统

广州市气象自动站要素统计查询系统针对广州地区自动站和本地业务进行设计，它以简单、直观的操作使预报员在日常天气监测预报业务中能简单、快捷、灵活地浏览和监测广州各站自动站的数据，及时开展如预警信号的发布等业务。     

甘肃临夏人工与自动气象站气温观测差异对比及均一性研究

自动气象站因其监控、观测、采集、存储资料方面的诸多优势,已成为今后我国地面气象观测的发展主流,并将逐步取代人工观测。人工观测和自动站之间不可避免地存在着观测差异,这种差异对历史气象资料的延续性提出了挑战,并将深刻影响大气科学研究和业务应用。因此,对比分析2个观测系统之间的观测差异及均一性是非常必要的。结果表明,临夏气象站2种观测数据序列中,平均气温的平均差异为-0．35℃,差值变幅为0．22～-1．56℃;最高气温的差异变幅为0．01～0．31℃;最低气温的差异大,变幅不稳定,其中1～3月差异变幅为-2．12～-3．05℃,其余月份差异变幅为0．05～-0．57℃。自动站日平均气温和最低气温系统性偏低于人工观测值,最高气温反之。在分析2个数据序列差异的基础上,建立了各季的气温订正方程。订正后2个序列的差值减小,尤其最大偏差显著减小,效果良好。     

气象信息传输业务流程优化的初步分析

以雷达、自动站、T213数值预报产品及卫星4种资料为例, 应用规范的流程分析方法分别绘制了其传输流程图, 在此基础上选定了几个关键时间点(资料产生时刻、资料到省气象局时刻、省气象局发送时刻、国家气象信息中心接收时刻、国家气象信息中心广播时刻、省气象局广播接收时刻等), 并据此定义了几个关键性能指标(KPI:key performance indicator), 通过传输时效测试, 捕获了4类资料端到端流程中各关键点时刻, 然后进行定量统计和分析, 针对分析中揭示的影响时效的关键环节进行诊断, 提出优化调整方法并实施, 较大地提高了传输时效, 取得了很好的业务效果。