引言

为保证地面气象辐射观测资料最大可能的合理性，在资料形成时有其规定的要素允许值范围。超出此允许值范围的资料为错误资料。近年来，在质量控制数据R文件时，发现净全辐射出现的问题较多。仪器采集数据时某些要素偶尔会出现一些误差如：漂零点漂移、明显偏离真值的粗大误差、随机误差以及由于小尺度天气系统扰动而引起的微气象误差。由于观测系统时空分辨率等原因，使得这些微气象误差不能被完全观测到，一旦出现此现象，与周围台站同时间记录相比其观测数据就属异常，而这种异常又非仪器故障所引起，故台站常会轻易地将其作为错误数据予以剔除，进而影响到时值和日极值的挑选，对获取真实、可靠、有效的气象数据产生较大影响。

近年来有学者对每日每时上传的实时资料和每月上旬传输的非实时资料即月数据(R)文件的质量控制方法做过研究^[1-4]，但有关净全辐射资料质量控制的研究尚未见公开报道。文章利用相关软件, 探讨在省级质量控制辐射数据R文件时，仪器正常、天气正常但采集数据时却出现的异常值、仪器正常天气(象)异常时出现的正确值、仪器客观故障时出现的异常值实例进行分析，对经质量控制后系统自动生成的疑误信息进行人工判断，并结合有关技术规定和问题解答给予适当处理，以确保净全辐射观测数据的真实、准确、可靠，进而为业务科研工作提供科学的、准确的数据。

1 数据审核中异常值的分析

目前使用的质量控制软件《地面自动站观测资料三级质量控制软件——省级软件》可对月数据R文件进行格式检查和质量控制。当要素值超出气候极值和界限值时，系统会自动提示出错误信息和性质。结合新疆实际情况：当净全辐射相邻时次变化值超出1.50 MJ·m^-2时系统即自动提出疑义，此时对净全辐射疑义记录进行分析处理时应格外慎重，需综合考虑当时的天空状况、相关要素及邻站要素前后变化等情况，并采用人机交互方法进行系统的分析、判断，确定为异常值时应予以剔除，并注意是否对极值产生影响。

1.1 仪器正常，天气正常时异常值个例分析

图 1a和1b分别为某站2008年9月利用《地面自动站观测资料三级质量控制软件——省级软件》进行质量控制时净全辐射错误信息提示和全月净全辐射人机交互界面图^[3]。由图 1可知：28日01—02时净全辐射值为-6.00 MJ·m^-2，系明显的错误记录，经查证该日未出现异常天气，检查仪器亦无任何故障，究其原因为：该值前后变化远超出气候极限正常值范围，且影响了当日极值的挑选，故判定此疑误信息为错误，在数据R文件中予以剔除，但可用内插法求算01—02时净全辐射值，并在H文件其他时次挑取日极值。

1.2 仪器正常，天气(象)异常时个例分析

表 1为2008年8月1日新疆一、二级站地方时16—17时出现日全(偏)食时的净全辐射值。净全辐射是指由天空(包括太阳和大气)向下投射与地表(包括土壤、植物、水面)向上投射的全波段辐射通量的差额，是表征地球热量收支状况的数据，一般白天为正，夜间为负。在实际工作中也有因降水、太阳面周围有微量云、或极端天气影响，使得非冬季节偶尔出现净全辐射白天为负的情况。2008年8月1日地方平均太阳时16-17时新疆各地在晴好高温天气下, 出现了日全(偏)食天文现象，所有站点净全辐射瞬时值均为负，在月底审核数据时软件提出异疑，由于台站忽略了该异常天象的出现，认为白天(晴天)不应出现负值，故将其视为异常记录并予以剔除。后经省级审核认定此处理方法为错误，并依照相关技术规定对此时的原始数据记录进行查复补全(见表 1中黑体部分)。

1.3 仪器客观故障时异常值个例分析

图 2为某站2008年2月15—17日净全辐射记录曲线，分析表明，2月15—16日01—14时采集的数据记录均为正常值，16日15时—17日07时记录出现异常，尤其17日夜间数据绝对值异常增大，而本时段天空状况如下：15、16日多云，日照时数0.0 h；17日夜间多云，白天晴间多云，日照时数8.0 h。为防止风的影响和保护感应面，净全辐射表上下感应面均装有既能透过短波辐射(0.3~3 μm)、又能透过长波辐射(3~100 μm)的半球形专用聚乙烯薄膜罩，按规范规定：风沙天气频繁，大气污染严重或紫外光强易使聚乙烯老化的地区应增加更换次数。经查证：该站位于塔里木盆地西缘，降水稀少，年均风沙日数高达150多天，而当月风沙天气较多，15—17日水平能见度在10.0~11.0 km，由于风沙天气频繁致使薄膜罩严重污染，虽然3日已更换一次薄膜罩，但平时未注意及时检查充气，17日又发现净辐射表薄膜罩被乌鸦啄坏，致使跨度两天17个时次的数据记录失真；07时后再次更换薄膜罩，08时记录开始恢复正常，台站认为17日白天为晴天，净全辐射值大是符合正常规律的，后经省级审核核定此失真记录为错误记录，应按缺测处理。

上述三个实例从不同角度分析了自动站净全辐射数据出现异常时的情况，由于气象要素的复杂多变性，使得引起自动站净全辐射记录出现异常的原因很多，故对辐射数据的审核应格外慎重，特别是一、二级站，由于净全辐射要素不易给出相邻时次变化值的严格界限，应仔细甄别，寻找根源，综合考虑各种可能影响因素，并采取人机交互方法对相关要素、周围环境及其他特殊情况进行仔细分析和判断，确定为异常值时应予以果断处理方能获取准确、可靠的数据。

2 辐射要素数据异常的处理方法

(1) 一天中任何一个时次总量缺测或虽然有时有总量，但明显有误时，只要两相邻时间有实测值(时总量)，均可用两相邻实测值内插求出该时的时总量，并备注原因^[5]。

(2) 一天中，连续两小时或以上时总量明显有误或缺测(包括跨日的23—24时和第二天0—01时缺测在内)，则不能按上述的内插方法处理，应记为缺测，日总量也按缺测处理^[5]。如第1.3节例中16日15时至17日07时记录因仪器故障原因造成时总量明显有误，因时间过长，应按缺测处理。

(3) 辐射自动观测仪出现故障时，采用精度高的毫伏表(四位半)进行测量，即将辐射表与毫伏表连接，在每个地方时正点读出毫伏表的电压值(若正点缺测，15分钟或以内补测)，根据辐射表的灵敏度K求算出辐照度(E)：

$ E{\rm{ = }}\frac{V}{K} \times 1000 $

(1)

式中V为电压值，单位：mV。其次，使用两相邻的E值，应用求梯形面积公式，计算每小时总量H，最后对时总量进行求和即可得出日总量D^[5]。

(4) 某次时总量记录缺测，但有相邻时间的时总量，若瞬时值无缺测，应以瞬时值计算为准^[6]。

(5) 若某时时极值出现异常，影响到日极值的挑取时，则将该时时值作缺测处理，极值改从H文件中其他时极值中挑取^[7]。

3 小结

(1) 使用《地面自动站观测资料三级质量控制软件-省级软件》，对系统自动生成的疑义信息进行分析、处理时应格外慎重，需全面考虑各项要素，并利用人机交互进行系统的分析、判断，确定为异常值时应予以剔除或查复补全，以此保证记录的连续性、完整性、准确性。

(2) 当净全辐射相邻时次变化值超出气候极限正常值范围，可用内插法求算01—02时净全辐射值，并在H文件其他时次挑取日极值。

(3) 在实际工作中也有因降水、极端天气影响、太阳面周围有微量云、异常天文现象使得非冬季节偶尔出现净全辐射白天为负的情况，应依照相关技术规定对此时的原始数据记录进行查复补全。

(4) 风沙天气频繁、大气污染严重、紫外光强易使聚乙烯老化的地区容易使得净全辐射出现异常值，应增加更换薄膜罩次数并及时检查充气，如出现数据记录失真，应将失真数据按缺测处理。

(5) 在数据采集过程中各辐射要素出现了异常值，甚至影响到日极值的挑取，可采用六种方法予以处理。

(6) 如果净全辐射日最小出现在正午，当时太阳面有少量云，应视为正常记录；净全辐射日最大或最小值，因降水正好出现在加盖或去盖的那一分钟，极值应重新挑选。