自动气象站温湿传感器校准（更换）对人工和自动站对比差值的影响

选取陕西省5个基准站2003年1月至2007年12月自动站和人工站平行观测气温和相对湿度资料,研究同一地点温湿传感器校准(更换)后人工站和自动站月对比差值的变化。研究表明,温湿传感器校准(更换)后易形成两个不同的人工与自动站对比差值序列,对比差值突变的节点是今后进行单站资料订正非常关健的依据。     

气象站迁站距离及海拔高差对新旧站资料差异的影响分析

本文采用新疆13个已迁站新旧站1年对比观测资料,分别计算新旧站资料的绝对差值及差值标准差与迁徙距离和海拔高差的相关系数,分析迁站距离和海拔高差对新旧站资料差异的影响结果表明,年平均气温、最低气温、最高气温、相对湿度新旧站绝对差值和标准差与台站迁徙距离和新旧站海拔高差为正相关,新旧站年风向相符率与台站迁徙距离和海拔高差为负相关;其中,迁站距离对最高气温和风向相符率影响最为显著,最高气温的年值绝对差值及年风向相符率与台站迁徙距离相关系数通过了保证率为95%的显著性检验;而台站迁徙前后海拔高差对平均气温、最低气温、相对湿度影响更为显著,即新旧站平均气温、最低气温、相对湿度的年值绝对差值与新旧站海拔高差的相关系数通过了保证率为95%的显著性检验。山区由于地形复杂年平均气温、年最低气温、年相对湿度的绝对差值比多数平原站大一倍以上,且风向相符率都比平原站小一个量级;在极其干旱的东疆吐鲁番地区迁站,由于地表环境差距较大,使年平均气温、最低气温、相对湿度绝对差值和标准差比其它站大,而风向相符率都比其它站小。     

自动站与人工观测降水量差值的成因分析

通过自动站与人工站在降水量观测差值的对比,对差值原因进行了分析。     

自动站与人工观测降水量差值及原因分析

通过自动站与人工站在降水量观测差值的对比，对差值原因进行了分析。     

自动站与人工站观测记录的差异分析

应用石家庄2001年5月～2002年3月城区自动站和2003年1～5月CAWS600自动站的观测资料,分别与同步的常规人工站观测资料对比分析。从它们感应器件和测值原理的不同、观测时间的差异、天气条件的影响等方面,分析了观测记录差异形成的原因。对城区自动站与人工站气温观测记录差值进行统计学分析认为,该测温差值的形成与气象要素有一定关系,以此为据建立了统计学差值订正方程,经统计检验和2003年4～5月的实际检验均效果显著。自动站与常规站观测记录的差值分析表明。自动站虽有许多需要完善的地方,但现用仪器所测数据,其差值基本都在允许范围内或略超出允许范围,能满足日常业务使用。在观测时间的统一性上自动站优于人工站。     

自动站与人工站降水量差异原因浅析及仪器维护

对2008年的逐日降水进行对比分析,发现自动站和人工站观测的降水量存在差值,且差值有正,有负,发现其差值随降水强度的变化而变化,分析其造成差异的原因.     

北疆气象探测环境的变化对气温序列的影响

根据2007年新疆气象台站环境综合调查评估结果和实地考察,选出北疆观测场环境受破坏较重的8个B类站,并依据相关规定选取8个A类对比站。利用各站1969—2008年逐月、逐年平均气温,最高、最低气温分别建立气温序列和气温差值序列。依据数理统计方法,借助SPSS软件对数据进行正态分布检验,分析气温序列和差值序列的变化趋势。研究发现:(1)所选站点气温呈现上升趋势,气温差值也呈现上升趋势,最低气温差值增大趋势显著,说明在气温升高的大背景下,B类代表站升温的速率大于A类代表站。(2)冬季对年平均气温、最低气温差值的变化贡献率最大,夏季对最高气温差值的变化贡献率最大。(3)气温差值除个别站或要素外,后20 a高于前20 a,说明观测场环境的变化对气温差值序列的影响显著,且楼房等建筑物对气温的影响大于树木。     

陕西自动观测与人工观测相对湿度差异分析

利用陕西省97个地面自动气象站和人工站相对湿度观测数据,研究人工观测与自动观测相对湿度对比差值的大小,对比差值的日、月变化规律以及与所在气候区域的关系,同时研究影响对比差值大小的主要原因。结果表明：自动观测比人工观测的日平均相对湿度平均偏低2.28%,对比差值的标准差为3.07%,自动站与人工站对比差值地域差异不明显,但存在日、月际变化;观测时间不一致并不是造成自动站与人工站日、月平均值差异的主要原因,其大小主要与相对湿度大小有关。7.5%的自动站月平均相对湿度有与历史长序列月平均值相比有显著性差异。     

自动站与人工站气温观测资料分析

通过对河南省65个自动站在2年平行观测期间人工站与自动站气温（平均、最高、最低）观测资料的差值平均值、差值标准差进行综合分析,得出以下结论：自动站观测值比人工站观测值整体偏低,但差值集中在-0．4～0．4之间。所以自动观测代替人工观测后,对河南省气温长期观测资料的序列没有太大的影响。排除引起数据变化异常的主、客观原因后,自动站与人工站气温观测资料一致性良好。     

自动站与人工站太阳辐射观测数据的对比分析

本文根据《对比观测期间监测资料评估技术方法》，对济南、福山、莒县三站的2003年人工和自动站平行观测的辐射资料进行了对比分析。结果表明：福山和莒县站总辐射对比差值较小、一致率较高，而济南站10—12月总辐射对比差值较大，一致率低；济南的冬季净辐射对比差值较小，一致率较高，而夏季对比差值较较大；福山7-8月的净辐射对比差值较大，其他月份对比差值较小，一致率较高。     

高频精细化气象格点数据实时处理系统设计与实现

以高频海量气象格点数据为研究对象，针对传统实时处理系统数据处理效率不高的问题，设计并实现了高频精细化气象格点数据实时处理系统的总体架构和业务流程，在分析海量高频次气象格点数据特点的基础上，设计和实现了符合气象业务需求的分布式存储模型；利用多通道动态感知技术实现了动态多通道的文件处理和文件到达的快速感知触发；利用实时数据快速处理技术实现基于精准位置寻址的快速数据块定位算法，进而实现数据块的精准定位；利用数据按需实时截取技术实现了在空间范围内按需进行裁剪的截取算法，进而实现数据按需抽取；实际业务应用表明，系统有效地提升了半结构气象数值预报产品数据的实时处理效率。     

气象数据云数据存储技术及应用

针对气象数据种类多、信息量大、精度高等特点,传统的关系型数据库系统在存储处理、数据读取等方面存在负载饱和、读写性能不理想等问题,利用云数据存储技术,结合气象数据特征,设计了基于云数据存储平台的气象数据存储和处理方法。通过分析气象数据的结构化、半/非结构化特征,采用云关系型数据库存储结构气象数据;采用NoSQL对象库存储半/非结构化气象数据;在数据的存储过程中,应用了气象数据分块压缩技术,进行气象数据存储和传输。结果表明,所讨论的方法具有很好的存储传输效率,能够满足大规模气象数据在业务应用中对存储查询和处理速度的要求。     

利用HDF5数据格式构建气象预报业务平台数据库

气象预报业务平台是各级气象业务部门预报人员每天要进行操作的平台,其操作的效率和设计人性化程度直接影响着预报工作的效率和效果。针对目前气象预报业务平台数据库多采用Windows文件系统进行数据管理,存在的文件零碎、数目多、浏览速度缓慢等不足,分析了HDF5数据格式气象预报业务平台数据库构建方法,并将其运行性能和采用开源关系数据库FireBird格式数据库的运行性能进行了比较,结果表明：HDF5格式数据库能够将多种数据格式存储在一个文件中,具有良好的自我描述性和扩展性,方便用户使用和管理。而且,在运行效率上,对于单机模式和网络比较稳定的情况,HDF5格式数据库存储数据耗时比Firebird数据库节省约50％的时间;而在读取数据中,HDF5格式数据库耗时为Firebird数据库方式耗时的1／10;对于本地存储这种情况,HDF5格式数据库仅为Firebird数据库方式耗时的1／50。     

浪涌气象数据采集系统及其关键技术

针对无人值守大规模自动气象站的数据采集特点和要求,基于无线通信网络,设计了一种浪涌气象数据采集系统,并对其关键技术进行了深入讨论.首先,分析了系统数据传输的协议结构及存在的问题,设计了基于UDP协议的可靠应用协议,并就其工作过程及可靠性传输进行了详细的讨论,解决了无线数据传输的不稳定性问题;然后,利用多线程技术和大规模通信事件响应处理技术,提出了实现数据接收线程池的方法,通过引入"数据分区管理"的概念,论述了数据并发处理缓冲区的设计,解决了大并发系统容易丢失数据、堵塞和低效率等问题;最后,通过对系统测试及其在业务中应用的分析,表明该系统实时、高效、可靠,能满足目前业务的需求,并对未来业务的发展具有同样的适应性.     

基于智慧气象的数据接口的实现

物联网、云计算、移动互联、大数据等新一代智能技术的迅猛发展,为智慧气象产品提供了技术支撑。由于气象信息系统数据类型多种多样,且来自多个部门、跨越多个系统平台,数据结构和格式也不相同,因此数据读取与处理是一项异常复杂的工程。为了解决该问题,开发了基于智慧气象的气象服务数据接口。基于智慧气象的数据接口,具有跨平台性、良好的响应速度、通用的数据交换格式,可使各种应用之间相互通信,并能创建新的应用。基于智慧气象的气象服务数据接口为RESTful风格,返回格式为JSON。数据接口的开发采用JAVA语言,基于Spring MVC+Spring Security Oauth2开发框架实现。数据存储采用Oracle数据库,分为冷、热两种数据。客户端对数据接口的访问,采用HTTP GET的方式发出数据请求,访问服务资源地址,获得JSON格式的数据返回结果。为加强数据接口访问的安全性,采用HTTPS POST方式访问授权接口获取访问令牌。基于智慧气象的数据接口,已为微信、微博、手机APP、网站等多个系统及保险公司、市政等多个单位提供数据支撑,且气象服务数据接口系统安全性高,具有较好的用户体验和兼容性。     

基于多源数据融合的降水数据质量控制技术研究

【目的】降水为非连续性观测要素,利用常规的质量控制方法无法很好地检查降水观测数据的正确性,因此需要开展自动气象站降水观测数据质量控制技术研究。【方法】提出一种基于雷达、卫星等多源数据融合的地面自动观测降水数据质量控制方法,研究基于标准Z-R关系的雷达定量降水估测产品加工算法,生成宁夏全区地面自动观测站1 h雷达定量估测降水量,建立基于雷达、卫星估测降水产品的自动气象站降水观测数据质量控制技术流程,开展自动气象站降水观测数据质量控制,并对质量控量结果进行分析评估。【结果】（1）对于国家级站,多源数据融合的地面自动观测降水数据质控方法与MDOS对降水量数据的质控均为“正确”的一致率较高,平均达到94.88%;对于区域站,均为“正确”的一致率明显比国家级站低,平均达到51.57%;（2）多源数据融合的地面自动观测降水数据质控方法质控出“可疑”和“错误”数据明显比MDOS多,对“可疑”和“错误”数据的检出率更高;（3）多源数据融合的地面自动观测降水数据质控方法对错误降水数据的质量控制较MDOS质量控制更符合实际。【结论】多源数据融合的地面自动观测降水数据质控方法可以较好地解决宁夏降水要素自动观测数据的质量问题,为降水数据质量控制提供技术和理论支撑。     

气象网格数据的快速渲染研究与应用

随着更高精度的气象网格数据在气象业务中的广泛应用,使用高精度网格数据为社会公众提供精细化气象服务的需求越来越旺盛。针对气象网格数据文件大,网页前端动态渲染效率低等问题,提出基于瓦片金字塔模型的网格数据快速传输和渲染技术的研究及应用。采用服务器端的金字塔模型的瓦片动态切割、压缩传输以及浏览器终端的插值和渲染等技术,实现基于B/S框架下HTML5的气象网格数据快速展示的流程。同时,利用中国区域1 km分辨率多源融合实况分析产品,基于微信小程序终端进行检验发布,试验结果表明,百兆级气象网格数据可视化更新时间达毫秒量级,可以广泛应用于各类空间网格数据高效可视化的页面渲染。     

基于MQ的气象数据采集与监控系统设计

针对气象业务和公共服务对气象数据统一管理与监控的需求,基于MQ(Message Queuing)消息中间件技术,设计并实现了一种气象数据采集与监控系统,由于多种气象探测设备数据源分散、难以统一管理,本文从数据采集端入手,对不同种类,格式各异的气象采集数据进行资料种类划分、数据消息规整、采集路由配置等方式实现了多种气象探测数据采集流程的统一,气象数据采集入库灵活及时,在数据流程环节中进行监控码的规范与定义,通过输出日志信息和监控信息,完成了客户端程序、气象数据更新状态、队列服务器等内容的监控,在装备运维的过程中,能够有效辅助于日常的故障发现与定位。     

综合一致性质量控制方法及其在气温中的应用

由于历史逐日气温资料在气候分析、气候变化研究中的基础性作用,其数据质量状况日益受到关注。利用邻近参考站日平均气温、最高气温和最低气温资料及线性回归模型,设计了基于线性回归数据估计方法的质量检查算法,该算法同时包含了时间一致性和空间一致性两种检查方法。通过数据植入误差检测以及与单一空间回归检查方法的比较,该算法的错误数据检测性能较高,可检测出与正确日气温数据相差3℃左右的可疑值。在该算法的基础上,研制了综合一致性数据质量控制方法,该方法具有以下特点:第一类错误发生率较低;保持了时间、内部和空间一致性的逻辑关系;参考了天气因素。因此,与一般的数据质量控制方法相比,综合一致性数据质量控制方法具有较高的错误数据检测性能。经过在华中区域湖北、湖南和河南三省251个站1961—2009年逐日气温资料的应用,取得了较好效果。各要素奇异值检出率平均气温为0.001%,最高气温为0.05%,最低气温为0.04%。     

基于Flex的气象信息网络发布平台设计与实现

通过分析气象数据的特点和RIA (Rich Internet Applications) 技术的优势,结合系统建设目标提出了基于Flex的网络GIS气象信息发布平台的总体框架, 并详细介绍了该平台的主要功能。对系统建设的关键技术问题进行详细分析,主要包括数据组织与管理、气象数据转换、地图服务缓存以及基于Flex的地图展现技术等。系统运行结果表明:与传统气象网络GIS相比该系统具有界面元素丰富、交互响应快、大数据量的显示效率大大提高等方面的优势。该系统为气象工作人员、应急气象服务及公众提供了一个实时、快速、基于网络的气象信息共享平台。