区域站降水空间回归质量控制方法应用.pdfVIP

区域站降水空间回归质量控制方法和应用 刘莹王海军张峻刘银秀杨代才曹威陈宁秦运龙 (湖北省气象信息与技术保障中心，湖北武汉，430074) 摘 要 摘要：区域站降水资料在水资源管理、灾害预测预警和区域可持续发展研究等方面的地位已越来越重 要．然而，空间降水插补、质量控制一直是个难题。该文详细介绍了区域站逐小时降水资料插补、空间回 归质量控制方法，并结合湖北省2006年-2008年湖北省938个区域站、84个国家站的逐小时降水量资料， 应用该质量控制方法检验，制作区域站日降水资料数据集。结果表明：空间回归检验方法适用于对单一要 素的检验，能够有效检验出可疑数据，对降水空间变化比较大的要素，该方法有较好的检验效果。 关键词： 空间回归检验插补质量控制降水 l引言 我国南方地区地形复杂，夏季降水频繁、暴雨多，常引发泥石流、滑坡等地质灾害，降 水为泥石流和滑坡灾害的主要诱因之一，如果能了解较小尺度上的降水情况，则对局地泥石 流、滑坡防御减灾具有重大的意义。然而，气象观测站点有限，观测的降雨量只代表点处的 降雨，唯有对区域内有限的观测站点的降水数据进行插值，获取较高空间分辨率的区域降水 量信息。另外，由于区域气象站运行方式为无人值守，数据采集以及传输受到电力、通信条 件的限制，数据质量一直是广大资料使用人员和业务管理者关注的课题。针对降水资料时间 和空间分布不连续性特点，采用空间回归方法、数据持续性、分位数分析等原理，设计区域 站降水资料的质量控制流程，制作区域站日降水资料数据集。 2空间回归检验方法 空间回归检验方法，是以参考站的观测值来判断被检验站的观测值是否在一定可接受的 范围之内。选取与被检验站最近的一批邻近站，以邻近站和被检验站的一元回归方程的均方 根误差为依据，最终确定最小均方根误差的5个邻近站为参考站。给均方根误差小的参考站 以大的权重来计算被检验站观测值的加权估计值和估计值的加权标准差。用加权估计值和估 计值的加权标准差确定被检验站实测值的范围，如果超出范围，则认为数据可疑。 具体计算步骤如下： (1)选取月缺测率lO％的区域站作为被检台站，得到被检台站站号及时间(日期)； (2)读取被检台站全月逐日降水数据，全月降水数据没有变化的该月台站被剔除； (3)将被检台站全月逐日降水数据序列，逐对计算参考站与被检验站之间的相关系数， 并进行相关系数的显著性检验，对于没有通过显著性检验的台站，从参考站中剔除(相关系 数标准为0．6)： (4)如果参考站少于5个，则该被检验站不再做进一步的空间检查。 湖北省气象学会大气探测技术、湖北省气象通信与信息技术委员会 229 (5)逐对建立被检验站与各参考站的回归方程囊2口+by,，船为被检验站逐日要素 估计值，弘为参考站逐日要素值； (6)对每一对回归方程的均方根误差由小到大排序后，找到前5个最小值。即确定有 最小均方根误差的5个参考站； (7)求每对被检验站与参考站建立的回归方程的均方根误差S。 S2：．1订一一会)2 5’n-m-I?-．．,,ffi,(x,一∞J 其中，s为均方根误差，‘为被检验站某日的实测值，Ⅺ为被检验站该日的估计值，因 为是一元回归方程，m=I，n为日数； (8)计算被检验站的加权估计值x。 t：霹s刘际，ffilSi s， 其中，Ⅺ为相应s，的该日估计值，n为站数(由于挑选的是5个站，所以n=5)， 为所选5站的均方根误差： (9)求估计值的加权标准差S 与S=击∑一2．’2刀厶∥。． S2 (10)检验被检验站实测值，如果超出范围，认为数据可疑。x‘一声‘≤x≤x。+声。， _，为质量控制参数，简称质控参数。 每个被检验值x重复(8)一(i0)步，逐值检查。 3区域站降水质量控制和应用 2006年一200