葛庆云+夏志芬+袁学所+王刚+王楠楠+郭阳+周礼清

摘 要：该文归纳整理了新型自动站（DZZ3型）使用以来ISOS软件“正点观测编报”业务模块中常见异常数据的处理方法，结合最新地面观测业务技术规定，通过实例分析，对温湿度、气压、降水、风向风速、地温、能见度等气象要素异常数据的处理过程进行了详细阐述，为气象观测员在正点观测时次快速处理各类异常数据提供参考。

关键词：正点观测；异常数据；数据处理；ISOS软件

中图分类号 P413 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）08-0160-03

1 引言

随着气象现代化工作的稳步开展，地面观测业务自動化程度不断提升。2016年1月1日起，安徽第二批31个国家级气象观测站启用新型自动站（DZZ3型）开展测报业务，ISOS软件正式业务运行。

高质量的气象观测数据是其他气象业务的基础。对于气象观测员来讲，启用新型站、使用ISOS测报软件后，完成“正点观测编报”、提供准确的正点小时数据（长Z文件）仍然是工作重点，也是提升观测数据可用性的关键所在。实际业务中，新型站ISOS软件中的小时长Z文件在正点后1min30s自动上传至省级服务器，观测员需在1min30s内完成数据检查与质控。在设备故障、数据采集异常、天气现象复杂等情况下，快速完成异常数据处理与长Z文件质控难度较大。加之近年地面观测业务多次调整，某些异常数据的处理较为复杂，“正点观测异常数据处理”成为观测业务的难点。技术人员针对此类问题进行分析探讨，例如，邢芝芳整理了新型站常见异常数据的处理方法[1]；文强等对地面观测业务中的典型异常数据处理进行了分析总结[2]；王淑等通过分析ISOS软件运行时出现的各类问题，提炼了部分异常数据的处理步骤[3]。本文通过实例分析，归纳整理了新型站使用以来ISOS软件“正点观测编报”业务模块中常见异常数据的处理方法，为观测员在短时间内快速处理各类异常数据提供参考。

2 数据处理技术规定

按照最新观测业务技术规定，自动观测数据异常时，正点时次的记录按照正点前10min内（51—00分）接近正点的正常记录、正点后10min内（01—10分）接近正点的正常记录、备份自动站记录、内插记录的顺序进行代替。其中，风向、风速异常时，均不能内插，瞬时风向、瞬时风速异常时按缺测处理。内插可以跨日界。当连续两个或以上正点数据缺测时，不能作内插处理[4]。

现阶段，安徽省内国家级气象观测站均实现业务站与备份站双站运行，大部分人工观测仪器已按规定撤除，正点异常数据大多可通过记录替代或数据内插进行处理。无记录可代替时，降水、能见度、2min风向风速等要素仍需在定时观测时次进行人工补测；气温、气压、相对湿度、风向风速（2min风向风速除外）、地温（含草温）不再人工补测，按缺测处理[5]。

3 常见气象要素异常数据处理方法

3.1 温湿度异常数据处理 实际业务中，常因温湿分采故障、传感器故障、接线松动等问题造成温湿度数据缺测、跳变或出现异常值等情形。在进行“正点观测编报”时，可通过“代缺”功能调出正点前、后10min的分钟数据并按规定进行合理替代，无替代值时需用备份站正点数据值代替。若备份站正点数据也异常，应快速处理业务站故障，在故障恢复后的下个正点，用内插方法处理异常值。需注意的是，当气温或相对湿度为替代值时，水汽压和露点温度均需反查求得。图1是相对湿度进行替代后的反查数据处理。某站某日07时相对湿度、水汽压、露点温度全部缺测。通过“正点观测编报”对湿度数据进行处理，用“代缺”查询前后10min相对湿度均为错误数据，07：00正点相对湿度用备份站数据92代替。水汽压和露点温度的反查计算，使用MOI软件“工具”菜单下的“要素计算”功能。在左侧空格中填入干球温度、前12h气温、历年平均气温、历年平均气压等数值，湿球温度栏中输入“相对湿度替代值”（后加英文字母U），气压输入“正点本站气压值”（后加英文字母P），附温缺测，点击计算即可得出水汽压和露点温度。

3.2 气压异常数据处理 气压传感器运行相对稳定，出现异常数据较少，偶有数据跳变或数据缺测。正点时次本站气压数据修改后，如果当前时次和前12h气温数据正常，ISOS软件会自动重新计算海平面气压。本站气压数据缺测，用备份自动站记录代替时，部分台站存在感应部分高度不一致情况，需注意高度差订正，将代替的本站气压订正到现用自动站气压传感器高度上。

图2是某站气压异常数据处理实例。2014年7月5日，MDOS平台提示某站08：00气压数据异常。使用“正点观测编报”的“代缺”功能查询08：00前、后10min数据，发现07：51本站气压值为992.9hPa，07：52跳变为998.0hPa，07：52至08：02时段内本站气压值均≥998.0hPa，08：03恢复为993.3hPa，此后数据在993.1hPa上下浮动。07：52的跳变值，超过了气象行业标准规定的气压1min内允许变化最大值1.0hPa[6]，故将07：52—08：02时段内本站气压值判定为错误，分钟数据按缺测处理。08：00正点本站气压值以07：51数据代替；最高气压及出现时间从51分之前挑取，修改为993.0hPa和0737；最低气压及出现时间不受影响，数据可用。本站气压数据修改后，软件会自动重新计算08：00海平面气压。因故障持续至08：02，09：00正点的最高气压及出现时间也应作质控修改。

3.3 降水异常数据处理 降水异常数据出现最多。笔者所在观测站暂未安装称重式雨量传感器，此处所述的降水异常记录主要是针对翻斗式雨量传感器，例如大风、大雾、较重的露霜、人工维护仪器以及滞后降水等原因造成的雨量数据异常。无降水现象，因其他原因或自动站故障造成的多余记录，应删除该时段内的全部分钟和小时降水量。降水停止后，仍有降水量，若能判断为滞后量（一般为0.1、0.2、0.3mm且滞后时间不超过2h），可将该量累加到降水停止的那分钟和小时时段内，否则将该量删除。夜间能够判断为滞后降水的，按前述处理；无法判断的，按正常处理。非结冰期，降水量以现用自动站翻斗雨量传感器记录为准。降水数据异常时，以备份站翻斗雨量传感器数据代替。两套仪器均出现故障时应及时启用人工补测。结冰期，以安徽省现行业务规定，无称重式雨量传感器的台站，定时降水量数据以人工观测记录为准，记入台站A文件。同时，不停用翻斗式雨量传感器，雨量数据通过长Z文件上传至省信息中心满足气象服务之用，整个结冰期的自动雨量数据不记入台站A文件。

3.4 风向风速异常数据处理 风向风速数据常因传感器故障、接地线断路、风杯冻结等问题出现异常。处理风向风速异常数据时，不能使用内插方法；2min与10min平均风有缺测时，不能相互代替；瞬时风向、瞬时风速异常时需按缺测处理。

正点风向风速数据全部异常不可用时，具备补测条件的台站应在定时观测时次进行人工补测，人工观测仪器已撤除的台站需目测2min风向风速，其他风数据按缺测处理。目测风速按风力等级表所示的各类现象估計风力（0～12级），以相应风速的中数值作为正式记录；目测风向按八方位记录。

某站冬季某日19：57—20：08风速为0m/s，风向变化不大。据天气条件判断数据异常原因为风杯冻结。如图3所示，20：00正点观测编报时，2min、10min风向风速数据用19：56数据代替，调出“代缺”数据表后，鼠标双击数据格即可选中相应代替值，被选中的数值显示在“代缺”表格底部的“选中”一行内。需特别注意的是，用正点前、后10min数据代替时，用以代替正点2min（10min）平均风的分钟数据必须为有效数据，即从拟代分钟数据开始，之前2min（10min）内的数据均正常可用。最大、极大风向风速及出现时间挑取正常，数据可用不作处理。正点瞬时风向、瞬时风速不用19：56数据代替，按缺测处理。后期进行J文件维护时，将风杯冻结时段内所有风向风速分钟数据按缺测处理。

3.5 地温异常数据处理 地温数据异常在观测业务中也较为常见，多为传感器接线松动、接地不良、地温场维护不当等原因造成。例如：某站2015年1月27日12：56—14：21 320cm地温数据错误，且无备份站数据。15：00正点后，需对13：00、14：00 320cm正点数据进行重新质控。因连续缺测两个时次（图4），且14：00无前后10min数据与备份站数据代替，需先处理13：00正点数据。在“正点观测编报”中选定13：00，使用“代缺”功能将13：00正点数据用12：55数据“155”代替并保存；再选定14：00“正点观测编报”，使用13：00、15：00 320cm地温值内插计算得出14：00正点数据。

3.6 能见度异常数据处理 凤阳站现有能见度自动观测只有DZZ3新型站内挂接的一套仪器（安徽蓝盾的DNQ2型前向散射能见度仪），无自动观测备份设备。当能见度设备故障或数据异常时，非定时观测时次的正点数据中所有能见度数据均按缺测处理；定时观测时次需进行人工补测，但是人工观测值仅存入长Z文件CW段能见度和VV段10min平均能见度，其他VV段自动能见度数据按缺测处理。如图5所示，14：00正点观测时能见度数据错误，人工补测能见度3.6km，在“正点观测编报”页面需将CW段定时能见度和VV段10min平均能见度分别改为36和3 600，VV段1min能见度和最小能见度及出现时间按缺测处理。需注意，能见度自动记录缺测时不做内插处理，不用正点前后10min记录代替。当遇强降水、局部浓烟等现象时，视程障碍自动判识会出现错误。此时，需对定时观测时次天气现象记录进行人工订正，例如需删除强降水期间误记的大雾天气现象。能见度记录仍以自动观测为准，允许自动能见度记录与天气现象不匹配。

4 结语

新时期，地面观测业务的主要任务已经改变。人工观测、整理自记记录等传统工作逐渐取消，而观测数据监控、数据质量控制、观测设备维护等工作已经成为观测员的主要任务。ISOS软件“正点观测编报”是地面观测数据质量控制的第一关，同时也是处理地面观测异常数据的有力工具，在地面观测业务中发挥着重要作用。随着地面观测业务改革的逐步完成及各类新观测设备的逐步启用，观测员需熟练掌握ISOS软件各类功能，同时加强观测业务技术规定与数据质量控制技术的学习和演练，不断熟悉和总结各类异常数据处理方法，进而不断提升观测数据质量与观测业务水平。

参考文献

[1]邢芝芳.浅析新型自动站异常数据记录处理方法[A]//第33届中国气象学会年会S20气象信息化——业务实践与技术应用[C].2016.

[2]文强，张兴云，孙松，等.正点地面观测数据维护中数据异常的分析处理[J].气象科技，2013，41（3）：484-489.

[3]王淑，王行松，张振顺.ISOS软件使用中常见问题与处理方法[J].科技创新与生产力，2016（6）：73-74.

[4]中国气象局综合观测司.观测司关于印发《地面气象观测业务技术规定（2016版）》的通知[G].气测函〔2016〕13号.北京：中国气象局，2016.

[5]中国气象局气象探测中心.地面气象观测业务技术规定实用手册[M].北京：气象出版社，2016：19-25.

[6]QX/T 118-2010.地面气象观测资料质量控制[S].北京：气象出版社，2010. （责编：张宏民）