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。     

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%。     

南海北部测站风速质量的控制方法

利用2009年7月—2014年6月期间南海北部50个测站的风速资料,进行了风速质量控制研究。质量控制的具体方案包括内部一致性检查、持续性检查、极值检查、时间一致性检查、高度订正后的空间一致性检查。结果表明,大部分测站观测的风速质量良好,但是有10%~20%左右的测站不能通过内部一致性检查和持续性检查,有不高于3%的测站未通过极值检查、时间一致性检查、空间一致性检查,其中空间一致性检查的通过率最高。基于上述质量控制的方法建立的资料质量控制系统能够有效剔除不合理值,在实际业务中有较好的应用价值。     

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。     

内蒙古地区历史地面基础气象资料专项质量检查综述

文章利用气候要素允许范围检查、内部一致性等气象资料质量控制方法对内蒙古地区历史气象数据进行了质量控制。经质量控制后,极大提高数据的准确性。     

北京自动气象站实时数据质量控制应用

自动气象站(AWS)观测资料是中尺度、短时效天气预报不可缺少的重要资料源之一.但由于AWS观测资料的特殊性,其质量问题不同程度地阻碍了它的使用.因此,AWS观测资料的质量控制越显重要.北京市气象局设计的自动气象站观测数据质量控制的方案主要是物理极值检查、历史极值检查、内部一致性检查、时间一致性检查、空间一致性检查等方法并把它应用于北京地区2007年奥运气象服务演练,取得了令人鼓舞的效果.结果表明:该质量控制方案的建立,能够实时反映北京市气象局自动站观测数据的可靠性,同时也反映出数据的缺测和及时性也存在一些问题.此系统的运行对2008年奥运气象服务,特别是对INFO2008和城市运行实时数据服务的可靠性将会发挥重要作用.     

中国地基GNSS/MET水汽产品质量控制及与再分析产品的对比评估

本文研究并提出中国地基全球导航卫星系统（GNSS）水汽产品的综合质量控制（CQC）算法。CQC算法由质量检查和综合决策两个环节组成。质量检查环节主要对待检观测数据与其参考数据的差异进行分析,包括界限值检查、考察时间一致性的临近点检查和低通滤波检查,考察空间一致性的邻近站检查、距平值检查和峰谷值检查,以及基于背景场的粗大误差检查等7个模块。每个检查标记出超过阈值的观测数据,随后利用综合决策算法对数据的标记情况进行综合评分,最终给出数据的质量控制码。基于质量控制后的数据,评估了中国第一代全球大气再分析产品（CRA）、ERA-Interim和ERA5等五套再分析数据在中国地区的水汽模拟效果。结果表明几套再分析资料模拟的大气可降水量（PWV）在冬季整体略高于观测,夏季则明显低于观测。在空间上,中国南方地区和西部地区模拟的PWV低于观测,这种情况在夏半年更加明显。相对于观测,CRA的平均偏差（O?B）为0.633 mm,均方根误差为3.650 mm。CRA相对于观测的误差略高于ERA5,但略低于ERA-Interim,明显优于JRA55和NCEP2结果。     

自动站正点地面数据质量控制方法

在观测台站根据正点要素的特点,利用气候极值范围检查、内部一致性检查、时间一致性检查.对自动气象站的正点资料进行质量控制.     

苏皖地面自动站资料的质量控制及结果分析

利用江苏和安徽2012—2014年151个国家站及2 600个区域站资料,对各类自动站资料的质量及其控制方法进行初步探讨。采用缺测资料统计、气候界限值检查、气候极值检查、内部一致性检查、二次迭代的空间一致性检查、时间一致性检查、持续性检查及综合决策算法分别对国家站和区域站资料进行系统的质量控制,并根据质量控制结果进行可疑站点的标记。结果显示:国家站各要素资料缺测率远低于区域站,且资料质量总体上均明显优于区域站;自动站各要素中温、压要素的质量最好,其次是相对湿度;除了空间一致性检查中风场资料的检查结果差别不大外,其余检查中区域站资料的未通过率均远高于国家站资料;将错误资料及可疑站点信息进行及时反馈,能改善实时资料质量,并为相应测站的检修与维护提供依据。     

中国自动土壤水分观测资料质量控制方法设计与效果检验

土壤湿度资料对气候变化、农业干旱监测、农业气象预报与服务等研究具有重要意义,为剔除土壤湿度观测资料中的异常数据,本文提出了一套适用于全国自动土壤水分观测资料的质量控制方法。首先,以2014年全国自动土壤水分观测资料为基础,根据资料中异常数据的特征将异常数据分为四类。其次,从界限值检查、内部一致性检查、时间一致性检查等方面提出:异常极值检查、异常增大检查、异常减小检查、异常恒定检查四类方法。最后,利用2014—2015年全国观测资料以及中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)土壤体积含水量数据集产品(V2.0)对各检查方法应用效果进行检验,结果表明:(1)四类检查方法均可判断出自动土壤水分观测资料中的疑误数据;(2)四类检查方法的判定结果在时间连续性及空间分布上具有一定的一致性;(3)该质量控制方法可减小观测数据与CLDAS数据之间的均方根误差(RMSE)。目前,该方法已应用于我国气象资料处理业务系统。     

华北高速天津段公路气象数据质量控制分析

应用缺测分析、气候学界限值检查、历史极值检查、时间一致性检查、要素一致性检查和利用要素时间曲线人工检查等方法,对华北高速公路天津段公路自动气象站的能见度、相对湿度、气温、地温、风速等气象要素的数据质量进行分析,通过分析发现由于仪器故障造成数据缺测及在一定时间内恒定不变或变率太小是自动气象站存在的主要问题。在极少数情况下,存在超过界限值的错误数据;历史极值检查、时间一致性检查和要素时间曲线人工检查等方法对可疑数据错误检出率不高,现有检查域值还需要不断完善。     

高速公路气象监测站的宏观适用性

在大量调研和数据分析的基础上建立了客观的宏观适用性分析指标体系,并进行了交通气象监测设备在我国高速公路上的宏观适用性分析,得到以下结论:(1)我国高速公路交通气象监测设备在全国各省的分布极不均匀,除江苏,北京和海南的测站分布较为密集外,大部分省份高速公路的专业交通气象监测处于空白状态.(2)有特殊要素观测能力的站点和当地交通气象灾害种类基本匹配,但特殊观测要素的设置需要向精细化发展,不能一味布设全要素监测站.(3)目前国内的交通气象站布设指南没有充分考虑交通气象监测特点,缺乏可行的布设规范.(4)我国疆域辽阔,高速公路通车里程高,而交通气象监测设备的仪器成本、维护成本和人力成本太高,单纯依靠交通气象监测站不是解决交通气象服务的最佳途径.(5)虽然气象部门的监测数据能够保持一定的准确性,但雨强和能见度等的观测主要通过光感应或遥感,很容易受周围环境的影响,道面状态的观测很难避免周围车辆,环境的影响.(6)监测数据的应用主要在三个方面:实况监测,开发初级产品和科研项目.监测数据没有充分共享,缺少实际应用和深度挖掘,没有针对交通用户生成专业指导产品.还对交通气象监测设备的布设提出了切实可行的建议,如引入数据同化反演技术、加强预报预警技术研究和明确部门分工等.     

新建地面气象自动站资料质量控制方法设计

随着观测系统的加强,中国陆续出现许多新建的地面台站、地面自动观测站,但对这些新出现的台站由于缺少长时间序列的历史观测资料,无法通过本站观测统计分析建立质量控制技术.本文在传统的质量控制方法基础上,将全国地面观测站按照地域和气候特征分为8个区域,利用过去25 a存档的地面观测资料建立一套适合于新建地面自动站资料控制技术,对气压和温度采用极值检查、时间一致性检查和空间一致性检查等方法进行质量控制.并利用该质量控制技术对华南、长江中下游及华北地区2005年地面资料进行质量控制,结果表明:该控制方案能有效地将有问题的资料标识出来,可为新建地面自动站资料的应用提供一定的质量保障.不同区域的资料质量控制检查需依据不同地区的气候特点进行划分和统计,这样更能保障质量控制后资料的质量.     

基于数据挖掘处理的影响辽宁高速公路冬季交通事故主要气象要素分析

利用2014—2016年辽宁省冬季高速公路事故记录,将多要素逐日气象观测数据与事故数据按照日期进行匹配,分析气象条件引发高速事故的空间分布特征。数据挖掘分析首先利用两步聚类方法确定辽宁地区冬季天气类型数量,再通过K-means方法对气象数据进行聚类处理。采用随机森林方法对不同天气类型搭建高速公路交通事故分类模型,并分析模型中气象要素的特征重要性。结果表明：受气象条件影响的高速事故数量辽南地区最多,其次是辽西地区,辽东、辽北地区占比较低。辽宁冬季天气可以分为四种类型,根据气象要素数据结构总结出的天气特征分别为：当日出现降水、前一日出现降水、寒冷干燥、潮湿回暖。有明显降水特征天气类型的事故率超过七成,降温、升温天气类型的事故率在两成左右。随机森林方法对前一日出现降水、寒冷干燥两种天气类型的分类精度更高,模型泛化能力也更好。4种天气类型中气象要素的特征重要性有明显差异,最高地温要素在事故高发天气类型中特征重要性排第1位,在潮湿回暖天气类型排第3位,对于冬季辽宁地区高速公路交通安全影响高于其他要素。     

无人值守天气雷达远程监控系统设计与实现

介绍了无人值守的新一代天气雷达远程监控系统的设计思路和实现技术,详细论述了雷达硬件系统和相关软件系统的监控方法。该系统可以远程实时在线监控雷达的工作状态,并根据监控信息发送短信报警,通过远程桌面处理相关故障。通过这种方式,实现了新一代天气雷达运行状态监控的自动化,提高了雷达的运行效率和资料传输质量。     

自动站温度、雨量数据的质量控制方法和应用研究

针对南宁市自动站布设的特点,结合多年来在自动站温度、雨量监测和数据传输所遇到的问题,分析了影响自动站数据质量的原因;在总结以往自动站数据质量控制方面的成功经验和借鉴近年的研究成果的基础上,提出了利用统计检验、极值检验,时间一致性、空间一致性和内部一致性检验等对南宁市自动站温度、雨量数据的质量进行控制方法,为防灾减灾天气预报和气象服务提供及时、准确的自动站资料.     

沪宁高速公路路面温度变化特征及统计模型

使用2006年7月-2007年6月沪宁高速公路沿线梅村和仙人山站附近的逐分钟路面温度、气温、湿度、风向、风速、降水气象资料, 分析了梅村和仙人山不同季节和不同天气状况下路面温度的日变化特征。结果表明:不同季节路面温度和气温具有明显的日变化;日出至日落时段,路面温度与气温有较大差异。在此基础上,应用逐步回归方法建立了梅村和仙人山最高和最低路面温度统计模型, 得出最低路面温度模型模拟结果与实况的变化趋势接近,误差绝对值不超过2℃, 具有很好的实际应用价值; 而最高路面温度模型在一定程度上模拟结果偏差较大,实际应用中需进行适当修订。