区域自动站雨量资料质量控制方法及应用

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  摘 要:2011年,我省海北州祁连县根据“十二五”规划,已经顺利完成了海北州祁连机场3个自动气象站的建设任务。当地海拔高达3070m,周围群山环绕,气候状况比较特殊,地域性极强。当前,海北州祁连机场自动气象站的建立对当地获取第一手气象资料具有极其重要的意义,它不仅有利于今后海北州祁连机场的建设,而且对飞机的安全飞行也有重要的意义。
  关键词:区域自动站;雨量资料;质量;控制方法;应用
  中图分类号:P414.9 文献标识码:A
  前言
  海北州祁连县通过区域自动站的建设,利用自动观测技术能够有效检监测到高时空分辨率的雨量信息。为了保证雨量资料的准确性和及时性,其监测到资料的质量尤为重要。就目前来说,海北州祁连县区域自动站雨量资料的记录方法主要采用翻斗式雨量计自动观测技术。在区域自动站雨量资料的获取过程中,由于各种原因会导致区域自动站的雨量资料出现各种质量问题,导致雨量资料数据的不准确性。本文主要通过对区域自动站雨量资料质量控制方法的阐述,进一步拓展雨量资料在气象服务中的各种应用。
  1 雨量资料质量控制方法
  1.1 降水时长检查
  一般来说,区域内的降水量都会或多或少的存在时空不均的现象。就较小区域而言,如果降水量较大,那么其峰态分布则比较明显,且雨量较大。在降水时,云团不断发生变化,那么在降水过程中,其区域内3个自动站降雨的具体时间也不尽相似。通常,这种降雨时间的一致性会发生在自动站点比较相近的观测区域。上述这些因素可以归结为时间差异性。
  一般来说,各种检测设备出现故障是导致区域自动站雨量资料出现质量问题的重要原因之一。以漏斗被堵塞为例,在降水过程中,如果漏斗发生堵塞现象,大量雨水在承水器中聚集。经过一段时间,雨水会进入计量翻斗。最终造成雨量资料的统计结果呈现降水时间很长,但是1h的区域降水量变化很小,甚至没有变化的现象。通常,雨量会随着时间的不断变化而发生变化,一般采用的判别步骤可以在降水时长的基础上进行。
  工作人员在观测区域自动站的雨量资料时,降水的整个过程中的开始时间和结束时间都会有明确而详细的记录。在区域自动站中,因为海北州祁连县采用的翻斗式雨量计结构,此结构在使用时有一定的缺陷。通常,在雨量较小的降水情况下,区域自动站所记录的雨量资料将会呈现不连续的特征。如此一来,对于测定整个降雨过程的开始和结束的时间将会造成一定的困难。在这种情况下,工作人员可以对降水量的变动幅度进行检测,取两个距离较近的站点,分别监测其整个降水过程的时长,如果其中一个站点的降水时长比另一个站点的降水时长2h以上,那么工作人员可以判定区域自动站雨量资料的不准确性是因为设备发生故障导致的。
  1.2 数据允许值检查
  通常,在气候研究的基础上,对于出现几率为零的气象临界值叫做气候界限值。因为我省地形和地理位置比较特殊,再加上祁连县的降水主要是由于山区地形云形成的。根据往年的区域气象降水资料得出结论,我省海北州祁连县汛期的降水量最大能够达到800mm。工作人员应该将这个数值作为气候界限最大值的标准,即参考阈值。如果区域自动站所测得的数据资料超过这个最大值,那么应该自动站根据工作人员的设置,及时给予适当的气象警示。在区域自动站的日常工作中,工作人员可以对其雨量数据进行及时统计,包括降水量和降水强度。看其是否超过最大值。如果答案是否定的,那么就将该时间段的雨量数据记录下来,正常处理。相反,如果出现降水异常的情况,在做气象警示时,工作人员应该按照不同的颜色提示,对数据资料进行分类标记。除此之外,在自动站所测得的数据中可能会出现遗漏新极值的现象,为了避免这种情况的出现,在自动站程序判定的过程中,安装了专门的接口,把最大阈值设定为自动站的监测参数数值。同时,工作人员可以根据具体的气象变化情况进行设置更换。
  1.3 曲线对比方法
  在区域自动站雨量资料的收集中,曲线对比法是较为常用的方法。它主要是通过对整个降水过程进行系统的研究和总结,在空间和时间一致性的基础之上,将距离较近的自动站的降水曲线和温度曲线进行对比,依据其中的基础资料,工作人员根据具体实际对区域的降水情况进行判断。通常,这个方法也可以应用于雷达。时间一致性主要指的是区域自动站的降水量在某一个时间段内或者一个固定的时间,其各个数值之间的关联性。在我省海北州祁连县地区,汛期降水量每小时最高能达到60mm。如果工作人员在自动站的雨量数据测定上发现实际数据超过原数值,那么则应该及时判定自动站的雨量资料出现异常。
  1.4 数据均值筛选
  为了减少可疑纪录数量,将数据的准确度控制在一个合理的范围,我们将通过允许值、极值检查的有效数据做均值筛选。从气候学的角度而言,海北州祁连县整个区域跨越尺度不大,当过程为系统性降水时,各站降水量与降水均值差别应在某一阈值范围内,可设定统一降水阈值,进行均值筛选。此阈值视降水过程特性而定。当过程为局地性降水时,可任意划定区域范围求均值和设定阈值。均值的求取采用去掉统计时间段区域降水量最大值和最小值求平均,也可根据降水强度直接设定均值。阈值则作为外部参数,根据定性和定量识别综合判定。当某一站点降水量数据与均值差的绝对值超过阈值则加可疑标记,未超出者作正常值处理。
  2 结束语
  在区域自动站雨量资料的检查中,质量控制并不容易。本文在自动站所得数据质量的控制中,主要通过均值检查的方法开展工作。与此同时,还考虑到了检查过程的时间和空间因素。这样一来,区域自动站雨量资料在获得过程中的准确性将大大提高。加强区域自动站雨量资料质量的控制,不仅能够增强各种气象信息传递的准确性和及时性,而且还能够推动海北州祁连县生态服务的发展和建设,促进新农村建设。
  参考文献
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  作者简介:席慧(1984-),女,汉族,陕西省延安市人,本科学历,助工,从事地面测报工作。
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