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摘要 地面气象观测中天气现象是重要观测项目,而起止时间是天气现象的重要内容,随着观测自动化的发展,数据文件格式不断规范,《地面气象观测规范》中对天气现象起止时间的记录规定相对滞后。本文从天气现象起止时间存在的问题入手,对其原因进行了分析,并提出了在地面观测自动化不断发展、数据文件格式不断规范下天气现象起止时间记录的解决方案。
关键词 数据文件格式;天气现象;起止时间
中图分类号 P41 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)12-0212-01
天气现象是气象观测台站必须观测的项目之一,也是尚未完全实现自动化观测的项目之一,天气现象记录的准确性直接影响气象资料准确性。现行《地面气象观测规范》中,对天气现象记录时间的规定仍停留在以分钟计的阶段,其资料的记录和整理与测报软件中数据文件的记录格式不完全一致[1-2]。本文以《地面观测数据文件和记录簿表格式》、自动气象站采集记录原理为依据,详细对照《地面气象观测规范》,探讨更加合理、细致且更能全面反映天气现象起止时间的方法。
1 天气现象的记录规定
《地面气象观测规范》中,应该记录起止时间的天气现象有23种,飑出现时间短促,因而只记录开始时间,即共有24种天气现象需要有时间记录,其记录规定如下。①天气现象按出现的先后顺序记录。雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹、雾、雨淞、雾淞、吹雪、雪暴、龙卷、沙尘暴、扬沙、浮尘、雷暴、极光、大风应记录开始与终止时间(时、分)。②飑只记开始时间。凡规定记起止时间的现象,当其出现时间<1 min,则只记开始时间,不记终止时间。③冰针、霾、尘卷风、闪电、轻雾、露、霜、积雪、结冰、烟幕不记起止时间。④若天气现象正好终止于20:00,则应记在当日天气现象栏;若天气现象正好出现在20:00,不论该现象持续与否,均应记入次日天气现象栏。⑤夜间不守班的气象站,观测簿中的天气现象栏划分为“白天(8:00—20:00)”和“夜间(20:00—8:00)”2栏。夜间出现的天气现象记入“夜间”栏,只记符号,不记起止时间;白天出现的天气现象则按上述规定记录在“白天”栏。若现象正好出现在8:00,不论该现象持续与否,均应记入“白天”栏;若正好终止于8:00,则应记在“夜间”栏;若该现象由夜间持续至8:00以后,则分别记入2栏[3]。
2 存在的问题
《地面气象观测规范》中有关天气现象记录的规定中,只有小时和分钟的概念,并没有秒的概念,在观测记录天气现象中容易产生歧义,各台站遵循惯例或上级省市业务主管部门解释规定进行记录,其标准不能得到完全统一,不但给观测员日常的观测记录带来了不便,也对气象观测资料的代表性产生了影响,不适应当前观测自动化发展趋势下,以秒为单位采集、以分钟为单位记录的数据文件格式化的处理方法。
2.1 天气现象出现、终止时间记录
《地面气象观测规范》中规定天气现象按出现的先后顺序记录,对时间的记录只是精确到了分钟,并没有明确秒的舍弃方式,因而会出现歧义。如某一天气现象在15:20′15″出现,按照日常生活惯例,应记为15:20,而依照气象数据文件格式规定,则应记为15:21。
2.2 天气现象出现时间<1 min
《地面气象观测规范》中规定,天气现象出现时间<1 min,则只记开始时间,不记终止时间。对于出现时间<1 min的规定存在歧义,如天气现象于15:20′15″出现,于15:21′05″结束,持续时间只有50 s,但分钟数值上又相差1 min,是否符合天气现象出现时间<1 min的情况。另外,若天气现象于15:20′15″出现,于15:20′55″结束,则观测簿上的时间应记为15:20还是15:21?
2.3 天气现象跨日界(昼夜界)
《地面气象观测规范》中6.3.2(4)(5)规定了天气现象跨日界(昼夜界)的起始时间记录方法,如若天气现象正好终止于20:00,则应记在当日天气现象栏;若天气现象正好出现在20:00,不论该现象持续与否,均应记入次日天气现象栏。所规定的正好出现在20:00或正好终止在20:00是否是必须在20:00′00″这一时间开始或结束的现象才适用于这条规定,还是天气现象出现在19:59′00″—19:59′60″或终止于20:00′00″—20:00′60″也适用该规定,《地面气象观测规范》中并未明确说明。
3 数据文件格式时间记录
在早已实现自动化的常规气象要素(如温度、湿度、气壓、风等)中,《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》都规定了详细的时间概念。如正点地面气象要素数据文件Z文件中规定:“Z文件按北京时计时,以北京时的00′数据作为正点定时数据”[4]。根据这一规定,如Z文件中1月15日16:00,其时间范围为1月15日15:01—15:60(16:00),并且以16:00的记录作为正点定时数据。分钟地面气象要素数据文件(P、T、U、R、W文件)也是以北京时计时,如分钟数据文件中1月15日15:20的时间范围为1月15日15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)。
结合自动气象观测的采样原理分析,气温、湿度、气压、地温、辐射的采样速率为6次/min,去除最大值和最小值,取余下4次采样值的算术平均值为瞬时值。风向、风速的采样速率为1次/min,分别求3 s、2 min、10 min的滑动平均值,3 s平均值为瞬时值。降水量、蒸发量和日照时数的采样速率为1次/min[3]。
如1月15日15:20气温瞬时值,实际上是1月15日15:19′10″、15:19′20″、15:19′30″、15:19′40″、15:19′50″、15:19′60″(15:20′00″)6个采样数据,去掉1个最大值和1个最小值,余下的4次求算术平均而得。1月15日15:20的风向风速瞬时值,实际上是1月15日15:19′58″—15:19′60″(15:20′00″)的滑动平均求得。而15:20的极大风速,实际上是在15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)的60个滑动平均值中的最大值。1月15日15:20雨量瞬时值,实际上是15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)这60 s内翻斗翻动次数的累加值[4]。通过分析温度、湿度、气压、风向风速、降水量等气象要素分钟概念可知,在自动采集状态下,分钟概念均为前1分钟01″至当前分钟00″。如分钟数据文件中1月15日15:20的时间范围,则应为1月15日15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)。 4 对策
通过分析《地面气象观测规范》中存在的问题,借鉴分钟数据文件的采集、记录规定,对《地面气象观测规范》中对天气现象的记录时间进行补充,使其更为合理,做到标准统一,有利于观测员观测记录、数据文件处理。
4.1 明确以秒为观测单位的时间概念
如在1月15日15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)出现的天气现象,均记为15:20,以此类推,15:20′01″出现的天气现象,则应记为15:21。
4.2 明确1 min的时间范围
如1月15日15:20的1 min之内,就是15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″),以此规定,一种天气现象于15:19′05″开始,15:19′55″结束,持续时间为50 s,在观测簿上应只记录开始时间15:20。一种天气现象在15:19′55″开始,15:20′05″结束,持续时间只有10 s,在观测簿上也应记录起止时间15:20—15:21。
4.3 明确日界(昼夜界)的划分界线
如一种天气现象在19:59′01″—19:59′60″(20:00′00″)之内结束,则只记入当日天气现象栏,如一种天气现象在20:00′01″—20:00′60″(20:01′00″)之内开始,则记入次日天气现象栏。如一种天气现象在7:59′01″—7:59′60″(8:00′00″)之内结束,则只记入“夜间(20:00—8:00)”天气现象栏,如一种天气现象在8:00′01″—8:00′60″(8:01′00″)之內开始,则只记入“白天(8:00—20:00)”天气现象栏;如现象由夜间持续至8:00以后,则按规定分别记入2栏。
5 参考文献
[1] 李海川,许丽景,梁如意.一次自动站风速异常记录的分析与处理[J].安徽农业科学,2014(6):1619.
[2] 袁晓惠,任淑英.气候站复杂天气现象的记录和注意事项[J].黑龙江气象,2004(4):18-19.
[3] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003.
[4] 中国气象局.地面气象观测数据文件和记录簿表格式[M].北京:气象出版社,2005.
关键词 数据文件格式;天气现象;起止时间
中图分类号 P41 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)12-0212-01
天气现象是气象观测台站必须观测的项目之一,也是尚未完全实现自动化观测的项目之一,天气现象记录的准确性直接影响气象资料准确性。现行《地面气象观测规范》中,对天气现象记录时间的规定仍停留在以分钟计的阶段,其资料的记录和整理与测报软件中数据文件的记录格式不完全一致[1-2]。本文以《地面观测数据文件和记录簿表格式》、自动气象站采集记录原理为依据,详细对照《地面气象观测规范》,探讨更加合理、细致且更能全面反映天气现象起止时间的方法。
1 天气现象的记录规定
《地面气象观测规范》中,应该记录起止时间的天气现象有23种,飑出现时间短促,因而只记录开始时间,即共有24种天气现象需要有时间记录,其记录规定如下。①天气现象按出现的先后顺序记录。雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹、雾、雨淞、雾淞、吹雪、雪暴、龙卷、沙尘暴、扬沙、浮尘、雷暴、极光、大风应记录开始与终止时间(时、分)。②飑只记开始时间。凡规定记起止时间的现象,当其出现时间<1 min,则只记开始时间,不记终止时间。③冰针、霾、尘卷风、闪电、轻雾、露、霜、积雪、结冰、烟幕不记起止时间。④若天气现象正好终止于20:00,则应记在当日天气现象栏;若天气现象正好出现在20:00,不论该现象持续与否,均应记入次日天气现象栏。⑤夜间不守班的气象站,观测簿中的天气现象栏划分为“白天(8:00—20:00)”和“夜间(20:00—8:00)”2栏。夜间出现的天气现象记入“夜间”栏,只记符号,不记起止时间;白天出现的天气现象则按上述规定记录在“白天”栏。若现象正好出现在8:00,不论该现象持续与否,均应记入“白天”栏;若正好终止于8:00,则应记在“夜间”栏;若该现象由夜间持续至8:00以后,则分别记入2栏[3]。
2 存在的问题
《地面气象观测规范》中有关天气现象记录的规定中,只有小时和分钟的概念,并没有秒的概念,在观测记录天气现象中容易产生歧义,各台站遵循惯例或上级省市业务主管部门解释规定进行记录,其标准不能得到完全统一,不但给观测员日常的观测记录带来了不便,也对气象观测资料的代表性产生了影响,不适应当前观测自动化发展趋势下,以秒为单位采集、以分钟为单位记录的数据文件格式化的处理方法。
2.1 天气现象出现、终止时间记录
《地面气象观测规范》中规定天气现象按出现的先后顺序记录,对时间的记录只是精确到了分钟,并没有明确秒的舍弃方式,因而会出现歧义。如某一天气现象在15:20′15″出现,按照日常生活惯例,应记为15:20,而依照气象数据文件格式规定,则应记为15:21。
2.2 天气现象出现时间<1 min
《地面气象观测规范》中规定,天气现象出现时间<1 min,则只记开始时间,不记终止时间。对于出现时间<1 min的规定存在歧义,如天气现象于15:20′15″出现,于15:21′05″结束,持续时间只有50 s,但分钟数值上又相差1 min,是否符合天气现象出现时间<1 min的情况。另外,若天气现象于15:20′15″出现,于15:20′55″结束,则观测簿上的时间应记为15:20还是15:21?
2.3 天气现象跨日界(昼夜界)
《地面气象观测规范》中6.3.2(4)(5)规定了天气现象跨日界(昼夜界)的起始时间记录方法,如若天气现象正好终止于20:00,则应记在当日天气现象栏;若天气现象正好出现在20:00,不论该现象持续与否,均应记入次日天气现象栏。所规定的正好出现在20:00或正好终止在20:00是否是必须在20:00′00″这一时间开始或结束的现象才适用于这条规定,还是天气现象出现在19:59′00″—19:59′60″或终止于20:00′00″—20:00′60″也适用该规定,《地面气象观测规范》中并未明确说明。
3 数据文件格式时间记录
在早已实现自动化的常规气象要素(如温度、湿度、气壓、风等)中,《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》都规定了详细的时间概念。如正点地面气象要素数据文件Z文件中规定:“Z文件按北京时计时,以北京时的00′数据作为正点定时数据”[4]。根据这一规定,如Z文件中1月15日16:00,其时间范围为1月15日15:01—15:60(16:00),并且以16:00的记录作为正点定时数据。分钟地面气象要素数据文件(P、T、U、R、W文件)也是以北京时计时,如分钟数据文件中1月15日15:20的时间范围为1月15日15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)。
结合自动气象观测的采样原理分析,气温、湿度、气压、地温、辐射的采样速率为6次/min,去除最大值和最小值,取余下4次采样值的算术平均值为瞬时值。风向、风速的采样速率为1次/min,分别求3 s、2 min、10 min的滑动平均值,3 s平均值为瞬时值。降水量、蒸发量和日照时数的采样速率为1次/min[3]。
如1月15日15:20气温瞬时值,实际上是1月15日15:19′10″、15:19′20″、15:19′30″、15:19′40″、15:19′50″、15:19′60″(15:20′00″)6个采样数据,去掉1个最大值和1个最小值,余下的4次求算术平均而得。1月15日15:20的风向风速瞬时值,实际上是1月15日15:19′58″—15:19′60″(15:20′00″)的滑动平均求得。而15:20的极大风速,实际上是在15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)的60个滑动平均值中的最大值。1月15日15:20雨量瞬时值,实际上是15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)这60 s内翻斗翻动次数的累加值[4]。通过分析温度、湿度、气压、风向风速、降水量等气象要素分钟概念可知,在自动采集状态下,分钟概念均为前1分钟01″至当前分钟00″。如分钟数据文件中1月15日15:20的时间范围,则应为1月15日15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)。 4 对策
通过分析《地面气象观测规范》中存在的问题,借鉴分钟数据文件的采集、记录规定,对《地面气象观测规范》中对天气现象的记录时间进行补充,使其更为合理,做到标准统一,有利于观测员观测记录、数据文件处理。
4.1 明确以秒为观测单位的时间概念
如在1月15日15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″)出现的天气现象,均记为15:20,以此类推,15:20′01″出现的天气现象,则应记为15:21。
4.2 明确1 min的时间范围
如1月15日15:20的1 min之内,就是15:19′01″—15:19′60″(15:20′00″),以此规定,一种天气现象于15:19′05″开始,15:19′55″结束,持续时间为50 s,在观测簿上应只记录开始时间15:20。一种天气现象在15:19′55″开始,15:20′05″结束,持续时间只有10 s,在观测簿上也应记录起止时间15:20—15:21。
4.3 明确日界(昼夜界)的划分界线
如一种天气现象在19:59′01″—19:59′60″(20:00′00″)之内结束,则只记入当日天气现象栏,如一种天气现象在20:00′01″—20:00′60″(20:01′00″)之内开始,则记入次日天气现象栏。如一种天气现象在7:59′01″—7:59′60″(8:00′00″)之内结束,则只记入“夜间(20:00—8:00)”天气现象栏,如一种天气现象在8:00′01″—8:00′60″(8:01′00″)之內开始,则只记入“白天(8:00—20:00)”天气现象栏;如现象由夜间持续至8:00以后,则按规定分别记入2栏。
5 参考文献
[1] 李海川,许丽景,梁如意.一次自动站风速异常记录的分析与处理[J].安徽农业科学,2014(6):1619.
[2] 袁晓惠,任淑英.气候站复杂天气现象的记录和注意事项[J].黑龙江气象,2004(4):18-19.
[3] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003.
[4] 中国气象局.地面气象观测数据文件和记录簿表格式[M].北京:气象出版社,2005.