区域自动站雨量资料质量控制方法及应用

针对翻斗式雨量计测量地面降雨量时出现误差的原因,介绍了石家庄市区域自动站雨量资料质量控制系统流程、有关质量控制技术及最终数据的输出。提出均值与范围值检查方法,并将时间一致性与内部一致性检查纳入空间一致性检查过程中。该系统人机交互界面友好,自动化程度高,能较好地检出自动站中雨量资料的异常值,保证了区域自动站雨量资料在决策及公共气象服务中的准确、及时和可视性。     

自动站降雨数据质量控制的GIS分析方法

以广东省境内1 700多个自动站雨量为分析对象,在利用传统的自动站雨量资料质量控制方法的基础上,引入GIS的分析方法,在质控方面进行尝试和探讨,形成了一套结合GIS空间分析的自动站时降雨量资料质量控制方法。1)能够检验出自动站雨量资料的异常,对广东省自动气象站网比较密集的地区有一定的适用性。2)对目前国家气象信息中心已经业务运行的质量控制方法形成有益的补充。(3)面对异常降雨资料,可以有效地监控区域自动站是否正常运行。     

南宁市区雨量分布特征及规律初探

分析2003～2004年南宁市区自动站雨量,结果得出南宁市的降水在分布相当不均匀,年雨量、大雨日、平均每场雨的强度最大的自动站较南宁市局测站相差达3～4成,雨日最多的测站相差1成.进而分析降水来向与最大雨量中心之间的关系,得到市区雨量分布特征及规律的一些初步的结论,表明降水的强中心中主要位于城市降水来向的上风方.     

自动站实时数据质量控制失败的案例分析

通过2次自动站实时数据质量控制失败的案例,分析总结了自动气象站实时数据质量控制的经验教训。结果表明:(1)值班员必须严格执行地面气象观测规范和各项规章制度;必须充分认识建立和运行实时自动气象站的目的,打破传统地面气象观测侧重于定时观测的思维定势,牢固树立随时要对自动站实时数据进行质量控制的意识。(2)要灵活运用自动气象站监控软件(SAWSS)实时分析观测数据的质量,并及时正确地处理异常数据。(3)自动站实时数据质量控制最好按照如下顺序依次进行:时间一致性检查,内部一致性检查,气候一致性检查。(4)解决台站实时数据质量控制问题的最好方法是研制以保证数据真实准确为核心目标的自动化质量控制软件。     

南宁市区雨量分布特征及规律初探

分析2003～2004年南宁市区自动站雨量，结果得出：南宁市的降水在分布相当不均匀．年雨量、大雨日、平均每场雨的强度最大的自动站较南宁市局测站相差达3～4成．雨日最多的测站相差1成。进而分析降水来向与最大雨量中心之间的关系，得到市区雨量分布特征及规律的一些初步的结论，表明降水的强中心中主要位于城市降水来向的上风方。     

地面降水的多源数据辅助质量控制方法

文章在分析气温变化、风速变化、相对湿度、温度露点差、雷达和自动站降雨量差值的基础上,提出了针对自动站观测小时降雨量的多要素综合质量控制方法,包括雷达和自动站相结合的综合检验方法(MRAWS)以及仅使用自动站资料的综合检验方法(MAWS),并与时空一致性检验方法(MTS)进行比较。结果表明:使用多要素的综合检验方法(MRAWS和MAWS)明显优于仅使用降雨量资料的MTS。此外,虽然MAWS检验结果略低于MRAWS,但在缺少雷达探测资料的情况下MAWS可对降雨量数据进行有效检验。进一步地分析表明,MRAWS和MAWS方法仅适用于判别有无降水,对降水量值的正确性判断能力存在不足。     

我国降水量的自动观测与人工观测之差异分析

利用全国2 400个国家站自动与人工平行观测期的第二年的对比观测资料,以及基准站1999—2010年所有雨量观测数据,对比分析了自动与人工观测的雨量数据差异,并对基准站雨量数据序列进行了显著性检验。结果表明:(1)自动与人工观测的雨量数据存在一定差异,且自动观测数据略大于人工观测数据,平均相对差值为1.8%;(2)两者在不同降水等级的月降水量平均差值介于-1.3～3.9 mm之间,当降水等级增大时,两者差值并非同比例增大;(3)两者的月平均最大相对差值为2.9%,最小相对差值为0.8%;(4)两者相对差值的空间分布表明,5月和9月偏差略高于7月;(5)通过对平行观测期的第2年自动月雨量值的显著性检验表明,在显著性水平a=0.05时,全国站点月雨量显著性检验未通过率为2%。     

区域气象站实时资料问题分析与质量控制

通过对区域气象自动站历史资料的统计分析,发现甘肃省区域站实时资料存在时钟突跳、部分站点要素及全要素报文缺测、部分站温度长时间异常、风要素长时间不变等问题。应用气候极值检查、内部一致性检查、时间一致性检查、空间一致性检查及格式检查等多种质量控制方法,通过计算机高级语言编程,实现了对甘肃省区域站整点实时观测资料的自动化质量控制。算法在实现时,充分考虑实时气象资料的传输特点,将不同的质量控制算法提交在资料处理的不同环节,既保证了传输和共享的及时性,又保证了资料的可靠性。在实现区域站实时资料自动化质量控制的基础上,通过对质量控制结果的分析,总结出区域站实时资料的常见问题,并提出了相关的解决办法和建议。通过办法的实施,区域自动气象站实时资料的数据质量得到了一定的提高。     

利用多普勒雷达资料作站点雨量及面雨量临近预报

通过对近两年收集的降水过程的雷达回波资料进行统计分析,得到本地区主要降水过程类型及其回波演变特征;利用反射率因子的基数据和风廓线产品数据等资料,运用交叉相关法计算区域速度、读取风廓线得到环境风速度,自动判别降水回波类型、识别回波整体及单体移动速度;应用本地实时的dBz-I关系及线性外推法计算未来1～2 h站点降水量及面雨量,实现降水临近预报自动化;应用自动站雨量资料及雷达联合自动站资料所作的雨强实时分析场对1 h站点雨量预报及区域雨量预报进行初步检验,1～24.9 mm和≥25 mm以上站点预报的平均相对误差分别为58%、33%;区域雨量预报的雨区范围及中心分布与实况具有较好的一致性;2 h降水预报在回波较稳定时,仍有较好的预报效果.     

自动气象站实时资料自动质量控制方法及其应用

利用气候极值范围检查、内部一致性检查、时间一致性检查、空间一致性检查,对自动气象站的实时资料进行了自动质量控制。为了降低气象要素误检率,还研制了单站大幅降温事件检测方法。应用上述质量控制方法,对湖北省2005年7月—2006年9月共15个月近80个自动气象站数据进行了质量控制,错误检出率为0.48‰。经自动质量控制后,特别是采用基于空间插值方法的空间一致性检查后,实时气象数据质量有较大程度提高。最后分析了错误随时间、项目及台站的分布情况。试验表明,湖北省81站1个时次数据可以在2分钟内完成质量控制,能保证实时业务运行时效。     

引发南宁市内涝的暴雨及风场特征

利用南宁市区内中尺度自动站及本站人工站观测降雨资料,分析致涝暴雨的临界雨量。利用实况探空资料重点分析和探讨了环境风场分布与触发机制,得到有益结论,为准确预报、防御内涝灾害提供参考依据。     

引发南宁市内涝的暴雨及风场特征

利用南宁市区内中尺度自动站及本站人工站观测降雨资料,分析致涝暴雨的临界雨量。利用实况探空资料重点分析和探讨了环境风场分布与触发机制,得到有益结论,为准确预报、防御内涝灾害提供参考依据。     

基于多源数据的地面降水质量控制方法研究北大核心

本文在研究地面小时降水量与自动站其他观测要素的关联关系和雷达定量估测降水的基础上,提出从自动站关联要素和雷达估测降水两个角度对地面降水进行综合质量控制的多源质量控制方法。利用该方法对2019年5至6月江苏省国家级自动站小时降水量进行质量控制,结果表明:1 h相对湿度变化值、1 h变温,相对湿度与小时降水量关联关系较好;基于SFLA-BP的雷达定量估测降水结果与Z-I关系法相比精度更高,提升了天气雷达对降水质量控制的有效性;多源降水质量控制方法比MDOS准确率提高1.45%,产生可疑数据量下降67.16%,该方法能有效提升现有降水质量控制方法的准确性。     

能见度气象监测数据质量检查方法初探

运用河北省境内103套交通气象监测站逐分钟的能见度气象监测数据,结合气象台站自动站和人工观测资料,探讨了能见度气象监测数据的质量问题和质量检查方法。归纳出3类能见度监测数据的质量问题,提出允许值检查、时间一致性检查、内部一致性检查、空间一致性检查、人为识别法等几种可用于能见度气象监测数据的质量检查方法,同时给出了雾和强降雨造成的低能见度数据质量检查和控制指标。     

人工增雨效果评估中的面雨量计算分析

选取北京地区两次不同性质降水过程,分别对仅用气候站和并入自动气象站/雨量站的雨量资料,应用算术平均法和泰森多边形法对固定目标区进行面雨量计算分析.结果表明,泰森多边形法在不同性质降水过程面雨量计算中都表现出了一定优越性;并入自动气象站/雨量站的面雨量结果较仅用气候站资料所得结果更具代表性.在人工增雨效果评估中,可以尝试对由气候站计算的面雨量统计订正的办法,较精确地获得历史期目标区(包括控制区)面雨量实际值,这对提高人工增雨效果的评估精度具有重要实用价值.     

自动与人工观测降雨量的差异及相关性

利用全国627个基准、基本站2005年自动与人工雨量业务观测资料, 分析了业务上自动与人工观测的降雨量的差异以及引起差异的原因, 并分析了自动观测与人工观测的降雨量的相关性。结果表明:自动观测比人工观测的日降雨量平均偏高0.12 mm, 标准差为0.70 mm, 相对偏高1.42%。627个站中, 80%的站自动与人工观测的年降雨量差值在5%以内; 近4%的站年降雨量差值在10%以上。年降雨量相对差值较大的站, 其年降雨量均较小。空间采样差、20:00 (北京时) 定时观测中人工与自动观测时间的不一致以及其他突发事件均会导致自动与人工测量的日降雨量的差异, 甚至显著差异。由于观测仪器不同引起的降雨测量系统误差差别, 导致自动与人工观测降雨量的系统偏差。自动观测与人工观测的日降雨量呈线性相关, 相关系数为0.9988。     

基于EOF的高时空分辨率自动站温度观测资料质量控制

随着我国气象自动化观测技术的发展,全国已经建成了70 000多个自动观测站点,全面实现了气象观测自动化。自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长,这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。利用江苏省气象局提供的2019年12月1日00时—7日23时共168个时次的地面自动站温度观测资料,及ECWMF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的ERA5(ECMWF Reanalysis V5)再分析资料中的温度格点资料作为背景场,结合常规质量控制方法及EOF (Empirical Orthogonal Function)质量控制方法,建立了适用于高时空密度的地面温度资料质量控制方法,并对我国中东部地面自动站温度观测资料进行质量控制试验。结果表明,在利用常规质量控制方法剔除观测资料中明显异常的资料后,针对自动站高密度的特点,通过选择合适的分析区域,EOF分析方法可以很好提取有组织的观测系统信息,从而保证剩余信息更好地满足随机分布特点,利用随机概率分布特点就可以很好剔除异常观测资料,并且可以避免天气变化的影响。     

融雪性降水量资料实时处理技术

介绍区域自动站冬季融雪产生的雨量记录的识别和自动处理的方法。将融雪性降水量的识别分为降雪和融雪两个过程。在满足降雪的前提条件下,测站有雨量记录,且当时符合融雪条件,则该雨量记录作为融雪产生的记录处理。据实际使用自动识别的准确率可达90%以上。降雪和融雪的条件以区域自动站的气温作为主要依据,结合临近的国家气象观测站资料进行综合判别。为提高对天气状况和降水性质的识别还加入了雷达估测降水和冬季降水相态判别等产品,弥补用单一参考站降水资料的缺陷,对融雪雨量记录识别效果有显著作用。     

2003广西主要城市空气质量评价及空气污染物浓度与气象条件关系

从南宁、桂林、北海三城市空气质量自动监测站监测到二氧化硫(SO2),二氧化氮(NO2),可吸入颗粒物(PM10)的日均浓度数据计算的空气污染指数API得出:2003年三城市空气质量状况整体为 级"优"或 级"良",达到了国家环境保护总局对城市环境规定的标准,特别是桂林市的空气质量最好。对各种污染物月平均浓度值与地面气象要素关系进行相关分析,发现相关性非常好,其中与气压呈正相关,与气温、水汽压、相对湿度、降雨量、风速、0厘米地温等要素呈反相关。各种污染物日平均浓度值与地面风速相关也非常好。     

区域自动气象站温度传感器检测仪的研制与应用

此温度传感器检测仪采用半导体制冷技术制作温度发生器,采用智能PID温控技术设计了温度控制装置,通过单片机来实现数据采集和检测过程智能控制功能。经试验验证其各项指标均达到了野外检测的技术要求。对比检测仪与常规实验室检定装置和国家级自动气象站现场校准装置的业务试用结果,3种检测结果基本一致。且此检测仪升温和降温速度快,操作简单,方便携带,检测的精度可满足区域自动气象站的温度探测数据的质量评估要求,为区域自动气象站温度传感器的现场检测提供了有效且可行的技术保障。