区域自动站数据质量分析与评估.doc

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1、区域自动站数据质量分析与评估常规气象观测数据，尤其是空间密度较高的区域自动站观测数据，是制作天气预报和气候预测的基础资料，其正确与否直接影响着天气预报和气候预测的质量［１－３］。近年来，国内外针对自动站观测资料质量控制已作了大量研究，为自动站质量控制的业务应用奠定了良好的基础［４－８］。气象资料业务系统（简称ＭＤＯＳ）就是在此基础上研发的一个集数据传输监控、质控信息处理与查询反馈、基础信息管理、产品制作与数据服务、元数据处理于一体的业务平台。本研究基于ＭＤＯＳ中区域自动站小时数据的质控结果，重点就ＭＤＯＳ正式运行之后广东省区域自

2、动站小时数据的质量进行分析和评估，希望能够为天气应用提供可信性参考，以进一步提高中小尺度天气系统的预报准确率和预警能力。１考核区域自动站数据质量4学海无涯１．１考核标准。按数据上传时效考核与否，区域自动站分为考核站和非考核站。本研究首先利用国家气象局业务内网发布的广东省２０１５年７月至２０１８年１２月考核区域自动站资料质量，对资料可用率、错误率、可疑率、缺测率进行统计分析。考核标准中所使用的质控码是Ｚ文件质控码，Ｚ文件质控码及其描述如表１所示。可用率的分子对应于一体化的质控码为０、３、４的数据个数；错误率对应于一体化数据质控码２

3、的个数；可疑率对应于一体化数据质控码１的个数；可用率、错误率、可疑率分母均对应于考核要素个数；缺测率分子由３部分数据累加得到：１）考核要素中，质控码为８的个数；２）考核要素中，质控码为７（无观测任务）的要素个数；３）快速质控文件未上传的考核站的考核要素个数，分母对应于考核要素个数。１．２考核区域自动站总体质量评价。图１反映了自ＭＤＯＳ正式运行以来，区域自动站的各月平均可疑率及错误率随月份的分布情况。由图１可知，考核区域站的错误率各月份普遍偏低，冬季（１２月—次年２月）错误率接近于０，而可疑率冬季相对其他季节偏高，１２月为０１３

4、％。但是与缺测率横向比较发现，二者对可用率的影响较小，贡献最大月份也低于０１４％，相对而言，其影响可以忽略。图１考核区域自动站疑误率随月份变化２０１５年７月至２０１８年１２月广东省考核区域自动站月平均可用率、缺测率的分布如图２所示。由图２可知，可用率存在明显的季节变化趋势，秋冬季节较好，数据可用率均达到９７５％以上。４月以后逐渐变差，７—１０月是一年中数据可用率最差的时段，这与广东省的汛期（４—１０月）基本一致。结合各月平均缺测率随月份变化曲线可知，考核区域站可用率随月份变化的趋势，与缺测率变化有明显的对应关系，可用率与缺测

5、率的皮尔逊相关系数高达－０９９９，通过了显著性为１％的显著性检验。导致区域自动站要素缺测的因素有移动通信故障、数据采集处理软件故障、台站仪器故障以及质控确认缺测４个方面，结合广东省几类故障情况，统计同时段区域站数据缺测率可以发现，通讯故障和数据采集处理软件故障由于其影响范围广，是目前影响区域自动站数据缺测率的主要原因，约占所有缺测情况的７５％以上。１．３考核区域自动站要素质量分析。区域自动站按观测要素个数可分为４要素站（温度、雨量、风向、风速）和６要素站（温度、雨量、风向、风速、气压和相对湿度）２种。考核区域站各要素的正确率、

6、错误率、可疑率及缺测率统计结果如图３所示。由图３可知，经过ＭＤＯＳ质量控制后的区域自动站考核要素的错误率及可疑率均较低，二者加起来也不到总量的０５％，对各要素可用率影响较大的均为缺测率，气温、风速和降水的缺测率为２％左右，而气压和相对湿度相对较高，气压缺测率为５０％，相对湿度缺测率为８７％。考虑缺测率对数据可用率的影响较大，本研究进一步对各要素缺测率月分布情况进行分析，所得结果如图４所示。由图４可以看出，各要素２—５月缺测率普遍较高，４月达到最大值，此后缺测率开始降低，７—９月较低，１０月以后缺测率分布又有抬升趋势。气温、

7、风速和降水的缺测趋势基本一致，对各要素缺测率进行两两相关性检验，所得结果可以看出各要素缺测率相关性均较好，并且相关性均通过了显著性为１％的相关性检验。２ＭＤＯＳ质量评估系统中区域自动站数据质量4学海无涯２．１各地市省级查询与台站反馈情况统计及时反馈率指疑误信息的“查询时间”与“反馈时间”之间的间隔未超过２４ｈ的数据个数占总下发疑误数据的比例，它能够量化反映台站对疑误信息的及时处理情况，目前在广东省作为台。站对于ＭＤＯＳ疑误信息反馈的考核标准存在。２０１６—２０１８年，广东省气象局发往台站的总疑误信息查询数为２７０７６６条，从反馈

8、时效来看，及时反馈率为９３０７％、超时反馈率为６８２％、未反馈率为０１１％。利用ＭＤＯＳ质量评估规则，分别对全省２１个地市反馈及时率进行统计可知，东莞、深圳、中山３市台站及时反馈率较高，均达到９８％以上，而汕头、河源、茂名、清远的及时反馈率较低，均低于９０