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综合一致性质量控制方法及其在气温中的应用

王海军 刘莹

王海军, 刘莹. 综合一致性质量控制方法及其在气温中的应用. 应用气象学报, 2012, 23(1): 69-76..
引用本文: 王海军, 刘莹. 综合一致性质量控制方法及其在气温中的应用. 应用气象学报, 2012, 23(1): 69-76.
Wang Haijun, Liu Ying. Comprehensive consistency method of data quality controlling with its application to daily temperature. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 69-76.
Citation: Wang Haijun, Liu Ying. Comprehensive consistency method of data quality controlling with its application to daily temperature. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 69-76.

综合一致性质量控制方法及其在气温中的应用

资助项目: 

湖北省气象局基金课题 2009Y02

气候变化专项“华中区域气候变化评估报告编制” CCFS-10-04

详细信息
    通信作者:

    王海军, E-mail: whzxwhj@public.wh.hb.cn

Comprehensive Consistency Method of Data Quality Controlling with Its Application to Daily Temperature

  • 摘要: 由于历史逐日气温资料在气候分析、气候变化研究中的基础性作用,其数据质量状况日益受到关注。利用邻近参考站日平均气温、最高气温和最低气温资料及线性回归模型,设计了基于线性回归数据估计方法的质量检查算法,该算法同时包含了时间一致性和空间一致性两种检查方法。通过数据植入误差检测以及与单一空间回归检查方法的比较,该算法的错误数据检测性能较高,可检测出与正确日气温数据相差3℃左右的可疑值。在该算法的基础上,研制了综合一致性数据质量控制方法,该方法具有以下特点:第一类错误发生率较低;保持了时间、内部和空间一致性的逻辑关系;参考了天气因素。因此,与一般的数据质量控制方法相比,综合一致性数据质量控制方法具有较高的错误数据检测性能。经过在华中区域湖北、湖南和河南三省251个站1961—2009年逐日气温资料的应用,取得了较好效果。各要素奇异值检出率平均气温为0.001%,最高气温为0.05%,最低气温为0.04%。
  • 图  1  1985年12月15—31日云梦及邻近站最高气温随时间变化

    Fig. 1  The daily maximum temperature of Yunmeng Station and its neighboring stations during 15—31 Dec 1985

    表  1  各种植入错误数据的质控参数值|fi|≥3所占比例 (线性回归法)

    Table  1  The percentage of seeded errors data for quality control parameter more than 3(using linear regression method)

    植入误差/℃ 平均气温/% 最高气温/% 最低气温/%
    0.0 0.4 0.5 0.4
    1.2 53.8 18.1 15.6
    1.4 69.6 28.1 25.1
    1.6 82.2 41.8 39.1
    1.8 89.4 53.7 50.8
    2.0 93.8 65.0 63.1
    2.2 96.4 74.6 73.0
    2.4 97.9 81.6 80.1
    2.6 98.8 87.2 85.6
    2.8 99.2 91.2 90.1
    3.0 99.5 94.3 92.4
    注:植入误差为0.0℃时, 表示实际观测数据|fi|≥3的比例。
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    表  2  各种植入错误数据的质量控制参数值|fi|≥3所占比例 (空间回归法)

    Table  2  The percentage of seeded errors data for quality control parameter more than 3(using spatial regression test)

    植入误差/℃ 平均气温/% 最高气温/% 最低气温/%
    0.0 0.7 0.6 0.9
    2.2 65.4 22.4 33.2
    2.4 72.0 30.6 40.6
    2.6 77.0 39.2 47.7
    2.8 80.9 48.0 54.3
    3.0 84.1 56.1 60.2
    3.2 86.8 63.4 65.4
    3.4 89.3 69.4 69.8
    3.6 91.4 74.6 74.0
    3.8 93.3 78.6 77.5
    4.0 94.9 81.9 80.7
    注:植入误差为0.0℃时, 表示实际观测数据|fi|≥3的比例。
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    表  3  1992年5月6日郧西站及其邻近站日气象要素

    Table  3  The meteorological elements of Yunxi Station and its neighboring stations on 6 May 1992

    气象要素 郧西 邻近参考站
    竹溪 郧县 竹山 房县 老河口
    平均气温/℃ 23.2 21.2 20.0 21.9 20.4 18.6
    最高气温/℃ 27.5 24.6 22.0 24.8 23.8 22.9
    最低气温/℃ 20.2 19.8 18.1 20.6 18.4 17.6
    日照时数/h 2.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
    降水量/mm 0.0 5.0 7.5 20.2 53.1 37.5
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    表  4  内部一致性质量控制方法标注规则

    Table  4  The flagged rules of the internal consistency data check method

    被检要素
    质控参数
    参考要素
    质控参数
    修正前
    质控码
    修正后
    质控码
    |fi|≥7 |fi|≥3 F=4 F=1
    5≤|fi| < 7 2≤|fi| < 3 F=3 F=1
    3≤|fi| < 5 1≤|fi| < 2 F=2 F=1
    |fi| < 3 |fi| < 1 F=0 F=0
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    表  5  1985年12月22日云梦及邻近参考站气象要素

    Table  5  The meteorological elements of Yunmeng Station and its neighboring stations on 22 Dec 1985

    气象要素 云梦 邻近参考站
    京山 安陆 应城 孝感 汉川
    平均气温/℃ 0.8 0.6 0.2 0.9 1.3 1.9
    最高气温/℃ 9.4 6.9 5.3 5.8 4.8 5.4
    最低气温/℃ -1.8 -2.5 -1.4 -1.5 -1.4 -0.9
    日照时数/h 0.0 1.6 0.0 1.2 0.0 0.0
    降水量/mm 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-06
  • 修回日期:  2011-11-22
  • 刊出日期:  2012-02-29

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