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摘 要：自动气象站所获取的数据对于整个气象站和气象服务相关领域起着重要的作用,所以对于如何保存自动站正点数据的完整和排除正点数据的异常就有着重大的意义.本文就如何应对自动站正点数据的异常进行一定的总结和探讨.
关 键 词 ：自动站；正点数据；应对异常
中图分类号：P412 文献标识码：A
1自动气象站的概述和定义
自动气象站是一种无人操作,能自动定时观测、发报或记录的地面气象观测站.具有实时监控、正点数据的查询、降水量的查询和大风报警数据查询等功能.自动站相对人工站而言误差相对较少,提高了观测数据的可靠性和对天气、气象预测的准确性.
虽然随着技术的进步、科学的发展,自动站在各方面有着良好的成果和作用,能满足基本的观测需要,但是自动站仍然存在着一定的不足之处.现今我国的气象传感器技术水平较低,与国外先进水平有一定的差距,所以测量准确度不够.其他一些对危险天气的监测和预警,一些其他的气象要素,由于没有合适的传感器,仍需要部分的人工观察.另外面对一些突发的气象、有些站点的恶劣环境、无常的气候变化等,自动观测的数据有时比人工观测到的更难以控制,所以应对这些数据进行前期的控制和后期的管理.
2正点数据异常产生的条件和原因
正点数据,也称为正点资料,指自动气象站每 1h采集一次数据,并将这些数据每隔1h进行上传.该数据会有误差和异常的存在,因此要进行质量的控制处理.而由于气象的要素较多,要及时地发现数据异常并不简单,所以也要总结各方面实践工作的经验.
自动站观测传感器采用灵敏性高的材料测量天气变化,使用电磁及信号进行记录和传输.在实际的运行中,由于会受到震动、电流、电磁波的干扰等可能造成采集的数据异常,甚至发生仪器故障；电子器材在一定的时间内会有损耗,在规定时间内对传感器进行校正时,也可能造成收集数据的错误.还有就是一些随机的误差无法避免.
冰雹、大风、强降雨等恶劣的天气会导致温度、气压、风速等气象要素的急剧变化,这给自动站的观察带来不稳定的状况.中小尺度的天气由于水平范围小,生命期较短,这样的干扰,出于各种原因,很难被完全地察觉,时常那些因中小尺度的天气而采集到的数据会误认是异常的数据.
3应对自动站正点数据异常
3.1保证自动站硬件设备的正常
保证自动站设备正常首先是购买完整、正确的、符合自身情况和需求的自动站.
自动站设备、仪器在一开始安装和放置的时候,必须选择相对安全、适宜的位置,防止因为某些环境问题造成收集数据的困难和异常.接着,要统一建立起配套设备的定时维护和设备出现问题时的维修机制,规范好维护人员的职责范围、巡查时间等.
在自动站实际的运行过程中,维护人员要时常检查自动站传感器在收集数据、资料时出现异常数据的情况.可以使用内部的检查软件检查出异常数据,分析出数据出错的原因,从而维护设备的正常运行.
长时间的使用和运行会带给自动站硬件方面的老化问题,影响工作的性能.所以在一定的时期内,要经常性地检查并更换老化的设备,这样人为的检查再配合上机器自身内部的检查程序,就能使自动站每时每刻处在良好的运行状态中.
3.2异常数据内部控制
自动站拥有自身的质量控制和检测系统,一些超出合理范围但未能直接有效确认问题而没有剔除的数据,可以通过自动站本身内置的程序进行检测,可以检测出造成数据异常的原因是否是由设备产生,如果不是,这些数据会传递到中心站,进行一些统一的数据质量的检查,例如内部一致性的检查、时间上连续性的检查,一些极值的检查,时间的检查和相关要素特点的检查等.
3.2.1 内部一致性的检查
所谓的内部一致性就是同一时间所观测到的气象要素记录之间的关系必须符合一定的规律.通过这种规律来检查数据的准确性.内部一致性检查解决测量值与相关的要素逻辑关系的检查,从而判断出测量数据是否合理.主要有2个方面需要检查,正点数据值和日极值的比较；要素之间的相关的检查.一般来说正点数据的数值在最高的日极值和最低的日极值之间.而正点的温度必定是高于露点温度的.
3.2.2 时间连续性检查
时间连续性检查是针对一段时间内气象要素随时间、地域的变化而波动变化连续性的检查.如果检查出要素值没有变化,说明观测的仪器或传输的装备出现了问题.
3.2.3 极值的检查
气象的记录是否超出气候极值,是否在允许的范围之内,这就是气候极值的检查.
3.2.4 时间的检查
时变的检查与时间有关,由于气候观测的数据通常和时间之间有密切的联系,通过对时间前后数据的观测比较,就可以得出数据的异常与否.
3.2.5 风向的检查
这种方法通过分析相当长时间内风向的变化,检查出时间段内未出现的风向可以判断出大致哪个方位的部位的风传感器可能发生故障或被冻结的情况.
3.3数据资料的对比分析
地面气象测报业务软件中都含有正点数据,包括各个气象要素的平均值和气候的极值,这时可以从资料库中比较同一类的数据,能发现数据是否异常.如有异常,就应该进行现象的分析、原因的查找,如果只是天气的影响,不过是超过了气候极值的范围,在经过与人工气象站资料的比较下,确定数据没有任何问题就可以不进行处理.但如果是真的数据异常,就应该及时地进行异常数据的修复处理.
如果气象台有自记仪器的话,可以采用自记仪器采所记录读出的数据与自动站进行资料的比较,还可以与附近的气象台的数据进行比较,参考出数据的正常和异常.
在进行比较时,利用人工得出的正点数据和自动站采集的正点数据一般情况下是相差不多的.如果2种资料差值偏大,这时应该查找原因.首先应判断取值的时间是否一致.如果是变化不大的气象因素就可以判断为机器故障如传感器故障,应及时的检查.其他可能就是人工站误读的情况.在剔除异常数据后,用线性回归的方式进行分析、调整,使2种资料的拟合度达到最高.
4总结
气象观测工作的重点是要求对数据的正确性、准确性和精确性,从而把握住对气候的预报和控制,造福于社会,这就需要气候工作人员的细心和认真的态度,合理有效地应对数据的异常和确保资料连续及时的上传.