[发明专利]一种基于EOF的自动站温度资料质量控制方法

说明书

本发明公开了一种基于EOF的自动站温度资料质量控制方法，包括：常规质量控制：温度界限值检验、温度连续性检验、双权重标准差检验；对于常规质量控制确定为错误的资料将再次进行时间上的三次样条插值，将插值后的观测值作为后续的质量控制的初始资料；EOF质量控制：对观测数据以及背景场数据进行EOF分解，分离前n个主要模态信息，对两者的剩余场相减，根据不同情况确定阈值进行离群点的筛选。该方法可以在较大范围的空间进行错误站点资料的排查。提高自动站温度资料的利用率。排查自动观测站是否正常工作。保证了观测数据的空间连续性。可快速准确判断高时空分辨率下自动站温度资料的准确性。

技术领域

本发明涉及信息处理技术，特别涉及一种基于EOF的自动站温度资料质量控制方法。

背景技术

自动化观测技术的发展，自动化观测技术使得气象常规观测资料量得到了飞速增长，这也使得通过质量控制提高自动观测站资料的利用率尤为重要。观测站遍布很广、很密集，收集数据异常庞大，但是不能保证数据均正确，若所用数据有误将会导致后续一系列的错误。近年来数值天气预报水平得到了显著的提高，但是数值模式对于地面天气变量的模拟能力仍然存在一定的不足，丰富的地面观测信息有助于更好的认识地面天气变化的动力和热力机制，进而改进模式对地面信息模拟能力，所以地面观测技术的发展对于提高大气边界层乃至高层数值预报水平都有重要价值。目前大多数业务系统中使用的质量控制方法是比较传统的质量控制方法，主要包括：台站气候极值检查、要素间一致性检查、时间一致性检查、持续性检查、背景场一致性检查、空间一致性检查、综合决策算法等。并且目前大部分研究都专注于单站观测资料的正确性判别。目前进行研究的种类很多，包括利用正交经验分解进行降水的预报。但是在资料的质量控制上研究较少。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种基于EOF的自动站温度资料质量控制方法。基于EOF分析方法的质量控制方法可以利用气象变量空间连续性特征进行质量控制，可以满足高密度的测站分布情况下进行错误站点的快速判断。

技术方案：本发明提供一种基于EOF的自动站温度资料质量控制方法，包括如下步骤：

(1)常规质量控制：温度界限值检验、温度连续性检验、双权重标准差检验；

(2)对于常规质量控制确定为错误的资料将再次进行时间上的三次样条插值，将插值后的观测值作为后续的质量控制的初始资料；

(3)EOF质量控制：对观测数据以及背景场数据进行EOF分解，分离前n个主要模态信息，对两者的剩余场相减，根据不同情况确定阈值进行离群点的筛选。

进一步地，所述步骤(1)中双权重标准差检验方法如下：

对于任意一个站点，其双权重平均值AVE_bw和双权重标准偏差STD_bw可以按照如下公式计算：

其中：M为该站点所有时次温度观测资料的中位数，N为观测资料总时间长度，MAD则是观测资料与中位数M差值的中位数，w_n表示该站点第n个时次观测资料的权重值；若|w_n|＞1.0，则w_n＝1.0，T^OBS表示观测站观测温度。

进一步地，所述步骤(2)中错误的资料判定方法为：

当观测温度满足时认定为错误资料。

进一步地，所述观测数据以及背景场数据分别为观测站观测温度和背景场温度。

进一步地，观测站观测温度和背景场温度的计算方法如下：