青海省自动气象站数据可用性影响因素分析及质量提升策略.pdf
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1、171青海科技202303气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY0 引言随着我国经济进入高质量发展阶段,人民对美好生活的需求越来越高。在新中国气象事业发展 70 周年之际,习近平总书记专门作出重要指示,强调气象工作关系生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好,做好气象工作意义重大;要求气象部门做到“监测精密、预报精准、服务精细”,推动气象高质量发展。为进一步全面贯彻落实习总书记重要指示精神,青海省根据气象高质量发展和气象数据质量提升要求,综合考虑青海省地形、地貌、气候等特征,结合青海实际,制定切合青海省实际的先进高效的数据质控策略,从而提高自动气象站数据质量,
2、更进一步提高天气预报、气候预测和气象服务能力,为青海省防灾减灾和气象高质量发展提供强有力的数据支撑。目前,青海省气象台站全面实现自动化观测,自动化程度较高,为了适应自动化观测系统的运行需要,对前期的气象数据采集等提出了更高的要求。统计分析青海地区国家级和区域自动气象站(简称“自动站”)的数据可用性,有利于进一步提高气象数据质量,为天气预报、气候预测、气象服务、防灾减灾、保障人民生命财产安全和政府部门科学决策提供依据。因此,深入分析影响数据可用性的因子,提出相应的数据质量提升策略,不断提高自动站数据的可用性和可靠性,进一步规范自动气象观测数据质量控制流程及方法具有十分重要的意义。1 质量评估基于
3、气象资料业务系统(MDOS)和国家气象业务内网自动站数据质量通报,对 2021 年青海省范围内国家级和区域自动站小时气象地面观测数据,包括降水、风、气温、气压、相对湿度、地温及能见度等 7 项观测要素,以数据可用率、可疑率、错误率、缺测率作为评估指标,进行数据质量的统作者简介:喇玉先(1980-),男,工程师,主要从事气象数据质量控制。E-mail:。青海省自动气象站数据可用性影响因素分析及质量提升策略喇玉先 肖莲桂 杨 华(青海省气象信息中心,西宁 810000)摘 要:利用青海省现有国家级自动气象站和区域自动气象站资料,统计分析自动气象站数据采集、传输、监控、质控过程中的气象数据质量,按照
4、数据可用率、可疑率、错误率、缺测率作为评估指标,进行数据质量的统计和分析。并针对影响青海省自动气象站数据可用性的主要影响因素,提出自动气象观测数据质量提升对策,制定切合青海省实际的先进高效的数据质控策略,从而提高自动气象站数据质量,进一步提高天气预报、气候预测和气象服务能力,结果可为青海省防灾减灾和气象高质量发展提供数据支撑。关键词:自动气象站;气象数据;可用性中图分类号:P415.12;P416 文献标识码:A 文章编号:1005-9393(2023)03-0171-06172青海科技202303气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY计和分析,评估青海省气
5、象观测数据质量1。2 质量统计2.1 国家站通过表 1 和图 1 统计分析 2021 年青海省 50个国家级自动站数据质量,发现青海 4-6 月数据可用率分别为 99.97%、99.96%和 99.95%,低于99.98%、99.97%和 99.96%的全国平均可用率;10 月青海与全国持平,其他月份青海高于全国平均值。图 1 2021 年 1-12 月国家级自动站观测数据可用率统计表 1 2021 年国家级自动站数据质量统计表月份来源可用率/%错误率/%可疑率/%缺测率/%1 月青海平均99.990.000.010.00全国平均99.970.000.010.022 月青海平均99.980.0
6、00.010.01全国平均99.970.000.020.013 月青海平均99.980.000.020.00全国平均99.970.000.010.024 月青海平均99.970.000.010.02全国平均99.980.000.010.015 月青海平均99.960.000.010.03全国平均99.970.000.010.026 月青海平均99.950.000.000.05全国平均99.960.010.000.037 月青海平均99.950.000.000.05全国平均99.950.000.000.058 月青海平均99.990.000.000.01全国平均99.980.000.000.02
7、9 月青海平均100.000.000.000.00全国平均99.990.000.000.0110 月青海平均99.830.000.010.16全国平均99.830.000.000.1711 月青海平均100.000.000.000.00全国平均99.960.000.000.0412 月青海平均100.000.000.000.00全国平均99.970.000.000.03173青海科技202303气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY2.2 区域站通 过 表 2 和 图 2 统 计 分 析 2021 年 青 海 省632 个区域自动站数据质量,发现青海 3-1
8、0 月数 据 可 用 率 分 别 为 98.32%、98.63%、99.11%、99.03%、98.75%、98.81%、99.08%、94.79%,低 于 98.91%、98.89%、99.2%、99.26%、99.27%、99.25%、99.22%、97.47%的全国平均可用率。其中,10 月份青海降幅较突出,主要原因是仪器设备故障和传输信号不稳定导致,其他月份青海高于全国平均值。图 2 2021 年 1-12 月区域自动站观测数据可用率统计表 2 2021 年区域自动站数据质量统计表月份来源可用率/%错误率/%可疑率/%缺测率/%1 月青海平均99.110.030.000.86全国平均9
9、8.760.060.001.182 月青海平均99.360.000.000.64全国平均98.890.060.001.053 月青海平均98.320.000.001.68全国平均98.910.060.001.034 月青海平均98.630.000.001.37全国平均98.890.050.001.065 月青海平均99.110.000.000.89全国平均99.20.030.000.776 月青海平均99.030.000.000.97全国平均99.260.010.010.727 月青海平均98.750.000.001.25全国平均99.270.020.010.78 月青海平均98.810.00
10、0.001.19全国平均99.250.020.010.729 月青海平均99.080.000.000.92全国平均99.220.020.000.7610 月青海平均94.790.000.025.19全国平均97.470.010.002.5211 月青海平均99.390.000.000.61全国平均99.080.010.000.9112 月青海平均99.590.000.000.41全国平均98.920.010.001.07174青海科技202303气象科技青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY3 影响因素3.1 数据采集故障和通讯网络故障影响自动站传输及时率的主要原因
11、是自动站实时资料缺报。造成缺报的原因主要有:自动站设备故障、供电系统故障、设备采集故障、通讯网络故障、传输路径和台站参数设置错误等2。3.1.1 台站自动站设备故障自动站设备故障是影响自动站实时数据缺报的主要原因之一。目前,青海省基层台站现用两种厂家设备,仪器设备性能、稳定性和可靠性均有所不同。相对而言,航天新气象科技有限公司设备性能稳定性更优于华云设备,故障率低,可操作性强,更适合青海高原地区;而北京华云科技有限公司设备仪器稳定性可靠性不强,故障率偏高。另一方面,我国气象台站自动化改革运行以来,基层台站夜间不值班值守,夜间数据缺测现象较多,对数据缺测的没有及时排查,导致数据缺测时间较长,滞后
12、严重,影响数据可用率。另外,电脑死机、系统崩溃、软件故障、太阳能供电系统故障、UPS 电源系统亏电,也会造成数据缺测缺报。设备采集器故障、线路故障无法及时解决问题,影响了数据的时效性连续性。3.1.2 数据传输故障自动站数据传输是一个重要的环节,它不仅关系数据传输率,而且会影响数据的连续性及时性,影响数据传输时效。加大数据传输能力建设尤为重要。目前,青海省数据传输是通过消息从台站上传到省级,再通过 CTS 系统传输给国家级和本地数据环境系统。数据传输故障主要有:气象台站设备端采集器故障,传输线老化破损严重导致线路断路,传输线质量差信号弱也会影响传输。另一方面是省级收发系统故障、数据监控系统故障
13、、传输网络故障、文件格式错误、存储空间不足、大量数据积压等也会出现数据传输故障,信息网络资源池能力不足、设备经常出现故障同样影响数据传输率。3.1.3 参数设置错误台站通讯系统数据传输路径设置与省级不一致,或者省级数据传输路径和台站不一致也会导致数据传输失败;另外,FTP 路径设置错误无法及时传送报文、台站 ISOS 软件参数设置错误导致数据无法正常传输。3.2 数据入库和要素缺测3.2.1 BUFR 数据文件格式错误全省自动站观测数据都是以 BUFR 格式数据文件入库,一旦 BUFR 数据文件格式错误,数据即便已上传省级服务器也无法解码入库,造成省级大面积数据缺测,影响及时率和可用率。3.2
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