基于MDOS的氣象（高空）觀測數據質量控制分析

尼瑪次仁 薛改萍 宗 吉 扎西央宗

摘 要：MDOS高空部分是臺站觀測數據中的溫、壓、濕、風向、風速、零度層、規定等壓面、規定高度、對流層頂、秒級數據等。本文針對西藏5個“L”波段探空站在MDOS質控上常出現的幾個問題進行分析及判斷。

關鍵詞：MDOS;氣象觀測;數據

中圖分類號：P413 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）11-0147-02

Abstract： The high-altitude part of MDOS is the temperature， pressure， humidity， wind direction， wind speed， zero-degree layer， specified isostatic surface， specified height， tropopause， and second-level data in the observation data of the station. This paper analyzed and judged several problems that often occur in MDOS quality control of five "L" band sounding stations in Tibet.

Keywords： MDOS;meteorological observations;data;check

1 MDOS概述

MDOS指“省級自動站實時數據質量控制系統”（以下簡稱MDOS）。MDOS將歷史資料和實時數據相結合，開展了質量控制、疑誤數據快速處理、臺站元數據管理和產品實時滾動生成等業務，實現了“臺站級—省級—國家級”三級質控的數據傳輸、處理、查詢和反饋流程。

MDOS高空部分質控內容包括以下8個方面：快速質控;單調性檢查;缺測檢查;界限值檢查;內部一致性檢查;相鄰差值檢查;靜力學檢查經MDOS質控后，數據處理員需對顯性錯誤數據;對可疑數據和缺測數據進行人工判斷及處理[1]。

2 基于MDOS下的氣象（高空）觀測數據質量控制

2.1 快速質控“疑誤信息”

某日，當風速“疑誤信息”均出現在同一日期同一時次，從數據查看均出現在250HP左右，資料顯示的經度緯度偏差也大致相同，由此判斷以上“疑誤信息”風速均為正常數據可做正確數據處理[2]。

2.2 單調性檢查

單調性也叫函數增減性，可以定性描述在一個指定區間內，函數值變化與自變量變化的關系。當函數[fx]的自變量在其定義區間內增大（或減小）時，函數值也隨著增大（或減小），則稱該函數在該區間上具有單調性（單調增加或單調減少）。

通過MDOS提示未通過單調性檢查類別為氣壓，出現時間為第44分49秒，此處氣壓“未通過單調性檢查”主要是依據氣壓隨高度增高而減小，顯然第44分49秒至44分51秒氣壓有增大趨勢。

要驗證此處氣壓是否有誤，需要當日“S”文件查看此時間段，是否有“飛點”情況來判斷疑誤數據。

2.3 相鄰未通過差值檢查

根據規范可知，地面數據要素最佳的讀取時間應該控制在放球前、后的5min內。正常的基值測定值和瞬間觀測氣壓變量合格標準應該[-2hPa≤Δp≤2hPa]以內，溫度變量應該在[-0.4°C≤Δt≤0.4°C]。濕度變量為[-5%≤Δu≤5%]。

但實際記錄的溫度、瞬間溫度與第一秒溫度有3.6個逆溫值變化，顯然與規范要求不符，判斷方法有以下幾點。

①是否有早按或遲按放球鍵原因。通過比較數據處理軟件中的00s和01s的氣壓值來確定“放球”鍵是早按還是遲按。如果氣壓值沒有發生變化，則說明按鍵過早;如果氣球升速在350～400m/min，計算氣壓在近地面0.6～0.8hPa，說明遲按了放球鍵;如果00s和01s所顯示的氣壓值大于1.5hPa，說明放球值班員沒有修正放球時間。

通過以上分析可知，氣壓變化在正常值內，由此排除了早按或遲按放球鍵的原因。

②通過MDOS系統中的“快捷通道”查看當日當時次的氣溫值，經筆者通過“快捷通道”查詢的數據如下。時間：2019年2月18日07：05：28;氣溫：-16.0℃;小時最高：-15.1℃;小時最低-16.0℃。

通過以上數據可以得知瞬間溫度無誤，數據是正確的。

通過“L”波段軟件查看本時次“放球前5min探空數據查詢”查詢溫度結果為從0.00s至5min溫度變化不穩定，溫度一直處于下降過程。由此可以看出，溫度在室外感應時間不足，導致自動站讀取的瞬間溫度數據與探空儀溫度感應不一致。

③通過上述結果分析出現的類似可疑信息，按照錯誤數據處理為妥。

④是否有儀器各類感應器性能問題的考慮;排除以上所有人為現象，應根據發生此類疑誤數據的量、儀器的生產廠家以及出現的季節作為一個系統統計，并進行分析。

2.4 界限值檢查

根據經驗可知，界限值檢查不能僅靠邏輯性檢查，如位勢高度、溫度、濕度、氣壓超出極限值或超出最低值，每個臺站應有自己區域內最少十年以上的邏輯檢查資料庫，包括逐月、逐層次規定等壓面（1 000～5hPa）的歷時最高高度、最低高度、最高溫度、最低溫度（剔除可疑記錄），使界限值檢查具有科學性，符合氣候學界限值檢查。

2.5 未通過內部一致性檢查

內部一致性檢查是指一些關系密切的氣象要素，其變化規律具有一致性。根據氣象要素的這種特征，可以判斷要素是否正常合理，以確定數據是否正確。常見的數據有規定等壓面500hPa溫度為-15.3℃、400hPa溫度為-31.7℃。筆者從事高空MDOS質量控制以來，以溫度內部不一致居多。西藏出現此類疑誤信息集中在500～400hPa。此情況不可片面判斷“正確”或“錯誤”應根據平臺提供的具體要素與“S”文件來分析判斷，根據高空觀測技術規范要求做正確處理。

2.6 未通過靜力學檢查

表1為某站時次溫度未通過靜力學檢查MDOS描述的可疑數據。規定等壓面250hPa;溫度-50.6℃;錯誤為第9層未通過靜力學檢查。

以上數據顯示，規定等壓面溫度第9層及10層溫度從片面角度看不符合力學平衡規律，特別是第10層溫度有個明顯上升情況，如果片面處理9層為錯誤數據顯得不夠嚴謹不夠科學，正確方法應該與當時次“S”文件的300hPa與200hPa之間的溫度曲線是否有“飛點”等來進行判斷。

2.7 缺測檢查

缺測現象由多種原因造成，如低空放球未抓穩、人為刪除記錄點、氣球過南北軟件未處理、高空氣象探測整個工作流程會因受到無線電探空儀、無線電干擾、設備性能的影響，造成探測數據缺測。天氣狀況，如晴天、陰雨、雷暴、大風等，對氣球升空的高度和速度產生影響，探測儀會采集到不同的數據。

高空氣象探測人員技術水平及綜合素質會影響探測數據的準確性，如業務人員不熟悉常規高空氣象觀測業務規范，出現重放球和丟球現象，都會影響數據缺測。

參考文獻：

[1]中國氣象局.常規高空氣象觀測業務規范[M].北京：氣象出版社，2010.

[2]李偉，劉風琴，徐磊，等.L波段高空氣象探測系統軟件[J].氣象科技，2008（2）：237-239.