高空气象观测资料质量控制

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摘要：随着高时空分辨率探空设备的发展，高空观测资料也从原来的报文和报表变成了各种数据文件，进行实时和非实时的观测数据质量控制是保证数据正确性的重要手段。本文在分析目前高空观测数据质量控制过程和范围的基础上，探讨高空观测数据质量分析的流程，着重分析高空观测过程中的质量控制方法。

关键词：高空观测资料；高空观测过程；数据质量控制

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

高空气象观测系统越来越重要，发挥的作用越来越多，它是综合气象观测系统的重要组成部分， 在天气预报和气候监测中发挥着重要作用，同时高空气象观测资料对大气遥感真实性检验和校准的基准作用无可替代。

从我国目前高空观测资料的获取、数据传输、数据存储流程看， 高空观测资料质量控制工作应该包括三个层次的内容， 一是对观测系统观测数据的质量控制，主要包括探空仪温度辐射订正算法，气压传感器温度压力订正，感应元件的校准，秒数据滑动和平均风计算等;二是指高空观测过程中的质量控制，主要指实时观测资料发报、高空基数据文件上传前对接收或处理的观测数据进行质量检查和质量控制， 也就是过去和现在高空观测实际业务排班中一直存在的高空预审岗位或工作; 三是指省级高空观测资料质量控制， 也就是现在省级气象信息中心或气候中心的高空审核或高空资料质量控制工作。虽然国内有关高空观测数据质量控制方法的研究早在十多年就已经进行，但对高空观测数据全过程的质量控制目前分析研究很少，2010年全国所有高空观测站已经全部使用 L 波段探空系统， 这对高空观测数据全过程的质量控制非常有利， 本文概要分析高空观测数据全过程质量控制的流程和方法。

1 高空观测资料质量控制流程

1.1 质量控制 QC0 级

QC0 主要是在观测方法、传感器校准、观测数据控制等方面， 在业务管理部门和探空仪生产工厂进行， 业务管理部门可以采用定期和不定期的观测比对，评估实际业务探空仪的观测质量水平，包括准确性和稳定性等，改进传感器和观测方法。其中的观测数据质量控制包括气压传感器温度压力订正、温度传感器辐射订正、秒数据滑动和平均风计算等，由探空仪内部或者观测数据接收、处理计算机利用程序自动实现。

1.2 质量控制 QC1 级

QC1 主要指台站综合观测环境对观测数据的影响，主要包括测风雷达天线架设位置和探空气球施放位置、雷达天线四周障碍物情况、雷达定期校准和维护情况、所用软硬件设备功能、同频率无线电干扰、 上级业务管理部门对台站和观测员的检查等。由于季节和高空风的不同，雷达天线四周障碍物对雷达观测精度的影响不一样，因此对于每次观测根据雷达方位角和仰角不同相应的数据质量控制参数或质量控制标记也应当随时进行调整。

1.3 质量控制 QC2 级

QC2 在台站进行， 由观测员在观测过程中、观测结束后、实时观测资料发报和观测基数据文件上传前利用预审程序以及人工质量控制（HQC）方法对观测数据进行质量检查和质量控制，从图 1 可以看出 QC2 在资料的全程质量控制中起着非常重要的作用。

1.4 质量控制 QC3 级

QC3 为非实时高空资料质量控制，一般在省级气象信息中心进行，主要在非实时高空资料存入数据库前，对台站全月观测数据进行质量控制，也就是目前的高空审核业务。 QC3 包括对相关数据文件的格式检查、缺测检查、极值检查、资料内部的一致性检验（如递减率和切变）、气候值和瞬时值的一致性检验以及与常规地面观测（瞬间观测数据）的一致性检验等。从全程质量控制看，这应该是非常好的质量控制手段。

1.5 质量控制 QC4 级

QC4 是非实时高空资料质量控制，是对已经存入数据库的观测数据所进行的质量控制，由于数据库中已经保存有很多台站长序列的历史观测资料，可以利用这些资料进行空间一致性和时间一致性检查等。

1.6 人工质量控制 HQC

人工质量控制的方式可以有多种,例如:借助纸质报表、可能的错误列表、资料的图像表达等。 在人工质量控制的方式中人机交互界面和计算机的图形图像表达对数据质量控制有重要作用，因为在有些情况下, 需要查看有关高空观测记录原始探空数据和曲线、 雷达球坐标数据和曲线、 数值分析预报产品，需要与邻近台站的观测结果进行比较等。

人工观测数据质量控制可以在 QC1～QC4 过程中或过程后进行， 对 QC1～QC4 过程后产生的错误信息和有疑问的信息由数据质量控制人员进行判断和处理。

2 高空观测资料质量控制方法

2.1 非实时高空观测资料的质量控制

对非实时高空观测资料的质量控制方法国内外相关研究较多，如气候极值检查、上下等压面高度逻辑关系等。 在 NECP 再分析场中，Collins 使用 CQCHT算法进行高空观测资料的质量控制， 其中主要的参数就是不同高空观测站相同等压面的高度和温度。 以上这些质量控制方法主要在 QC4 阶段进行。

对于入库前高空资料的质量控制在 QC3 阶段目前可用的方法主要是对相关数据文件的格式检查、缺测检查、极值检查、资料内部的一致性检验（如递减率和切变）、 气候值和瞬时值的一致性检验以及与常规地面观测（高空瞬间观测数据）的一致性检验等。

2.2 实时高空观测资料的质量控制

对于台站综合观测环境对观测数据的影响，目前在地面观测数据方面相关研究较多，如孙朝阳 等对台站下垫面变化对地面观测数据的影响研究等， 但探空雷达天线四周观测环境变化对高空观测数据的影响方面，目前相关研究较少，也没有相应的质量控制（QC1）方法。 由于影响高空气象观测的环境因素有些是固定参数、 有些随雷达天线角度的变化而改变， 因此 QC1 阶段的工作还应进一步细分，从业务管理、质量控制、高空观测不同层次的人员的角度开展研究，制定方法和办法，以便从不同的方向进行观测数据质量控制。

高空观测过程的数据质量控制（QC2）目前是各高空观测站的一项业务工作， 一般由台站预审员完成，目前基本处于人工质量控制（HQC）阶段，其主要控制方法或内容包括：探空基值初始值校准检查、探空施放瞬间观测数据检查以及与同时刻地面自动站数据的比较、 施放前后 10s 钟探空仪观测数据变化情况、实时探空曲线（温度、气压、湿度）各要素点的变化情况、 雷达球坐标秒数据和分钟数据的变化情况、观测员对疑误数据的处理情况、对人工处理后的探空和测风数据曲线与原始数据曲线进行对比、编报情况以及观测保存资料核对等。

台站通过信息中心传输到国家级高空实时资料数据库的资料，在提供给用户前，也要做相应的数据质量控制，其控制方法主要是针对高空报文的格式检查、缺测检查、极值检查、完整性检查等，由于各站到报时间不一致，而且时间要求很快，因此这一步的质量控制都由计算机自动进行处理。

3 结论

高空气象资料的质量控制贯穿于高空观测数据从采集到保存于数据库的全过程，其站（高空预审工作）在数据质量控制（QC2）方面的作用最为重要，入库前高空资料的质量控制 QC3（高空审核工作）是确保高质量高空观测历史资料的必不可少的重要环节。

参考文献：

[1] 宋连春 ，李伟.综合气象观测系统的发展[J].气象 ，2008，34（3）；3-9.

[2] 李伟，赵培涛，郭启云，等.中国 GTS1-2 型探空仪阳江国际比对结果分析[J].气象，2011，37（11）；1466-1472.

[3] 王缅，李伟，陈永清，等.L 波段探空系统高空风平滑计算方法探讨[J].气象，2011，37（1）；85-91.

[4] 周尚和.全国高空质量质量控制和建库方法的研究[J].应用气象学报，2000，11（3）；364-370.

[5] 姚雯，马颖.用 GPS 定位数据研究 L 波段雷达-电子探空仪系统的测高误差[J].气象，2009，35（2）；88-93.

[6] Parker D E，Cox D I.Towoards a consistent global climatologicalrawinsonde data-base[J].Int J Climatol，1995，15；473-496.