年月

当前位置: 首页>新闻资讯>气象科技>成果转化

天衡系统:问诊数据病因 提升观测质量

来源:中国气象报   发布时间:2019年06月17日14:50
分享到:

  中国气象报记者 简菊芳 通讯员 陈挺

  集成近30种先进的智能化质控评估算法,实现8大类观测设备分钟级质控全覆盖;天气雷达数据正确率提高5.3%,风廓线雷达提高6.2%,自动站提高1.62%,探空提高10%;雷电定位数据正确率达到95%,GNSS/MET观测数据正确率平均达93%以上,土壤水分数据正确率达85%以上……

  这是中国气象局首个国家级综合观测质控系统——天衡系统上线近一年的部分“成绩单”。

  问世,牛刀小试

  从今年3月中下旬开始,中国气象局气象探测中心(以下简称探测中心)自主研发的天衡系统显示,泰州雷达均一性评估结果为“疑误”,而此时,台站并未发现设备故障。经过与泰州雷达站沟通,保障人员确认该雷达方位旋转关节松动导致偏差5°。6月5日,故障修复后,泰州雷达均一性评估结果显示为“可信”。

  5月17日至26日,赤峰雷达回波偏弱10dB,但雷达产品并未有明显问题。天衡系统评估结果为“疑误”。在对其跟踪核查后,技术人员发现为波导同轴转换器损坏导致回波偏弱。经过修复,5月26日,赤峰雷达恢复正常。

  类似的事例还很多,在我国已经建成并稳定上传数据的200余部天气雷达、90多部风廓线雷达以及400多部闪电定位仪、千余个GNSS/MET水汽站等设备中,观测数据质量成为制约预报、服务能力的重要基础因素之一。

  为此,从2017年底开始,探测中心发挥遥感类质控优势,着手研发自己的观测数据质量控制系统。该系统面向探测和数据业务技术、管理人员,集合天气雷达、地面自动站、风廓线雷达、雷电定位仪、探空、GNSS/MET水汽站、土壤水分观测站和大气成分观测站等8类探测设备,以提高数据质量和观测能力为核心。

  气象探测中心数据质量室首席专家李翠娜表示,观测数据质量问题的根源大多在于设备和环境,扭住这两个点,就可以“撬动”数据质量问题这座大山。2018年7月,探测中心发布天衡系统,经过近一年的试运行,通过与省、站、厂家等多方合作,发现和解决了一批长期存在而没有发现的问题,处置天气雷达、风廓线雷达等设备43起实时观测运行问题。

  落地,“打怪”升级

  天衡系统在一路“打怪”的同时,自身也在不断“升级”。2019年,新增20余种数据质控、评估算法,质控技术更先进,质控范围全覆盖,诊断勘误更智能,质量评估更权威。

  李翠娜表示,天衡对观测数据诊断、勘误的过程,与医生诊断病情极为相似,也是一个“望、闻、问、切”的过程。

  所谓望,是通过监视各类设备数据质量情况了解“病症”;闻,是通过分析组网数据均一性或观测与模式评估等,推导“病情”;问,是通过了解数据质量与设备端的问题关系,发现“病因”;切,则是依据设备原理和数据特点深入剖析问题,确定“病灶”,最终对症下药,解决数据质量问题。

  李翠娜介绍,天衡系统可实现“一张地图看好坏”。该系统首次实现对全网雷达均一性评估,其展示界面被技术人员形象地称为“星空图”;通过“星空图”可了解邻近雷达观测数据的差异,为前端雷达定标、后端数据偏差订正等提供有力支撑。通过雷达均一性评估,目前,保障人员已解决了11部雷达数据强度标定或方位偏差的问题。

  同时,探测中心以GRAPES数值预报业务模式为标准,建立国家级观测-预报的数据质量评估机制,定量化监视全国自动站、探空站数据质量,并开展异常事件的跟踪反馈管理。

  今年4月,天衡系统发现四川甘孜探空站300百帕风向数据可疑,经追踪分析后确认雷达标定异常,导致风向偏差明显。为此,技术人员指导台站重新定标了雷达。

  为了验证天衡系统集成算法的准确性,以天气雷达为例,技术人员随机抽取系统中被标为故障坏图、电磁干扰的3000余条数据进行验证。经检验,故障坏图质控的命中率达94.25%,电磁干扰质控的命中率达93.68%。

  李翠娜说,未来,探测中心将坚持以人为本、以服务为导向,联合省站、厂家及科研院所,研发应用智能化、大数据、机器学习等先进质控技术,解决设备端引起的数据质量问题,从根本上提升观测数据质量,从而为气象预报、服务以及全球观测、全球预报和全球服务提供强有力支撑。

(来源:《中国气象报》2019年6月17日三版 责任编辑:颜昕)

分享到:

  精彩热图