觀測資料質(zhì)量控制及其后處理一氣象塔所測平均場資料的質(zhì)量控制由于儀器的系統(tǒng)誤差、故障及傳輸記錄過程中的一些原因，北京325m氣象塔觀測中會出現(xiàn)一些虛假數(shù)據(jù)，需要進行查找和訂正，如：（1）不符合一般的氣候統(tǒng)計特征：如溫度超過60℃，風速達到100ms-1；（2）沒有物理意義：如風向大于360°，風速數(shù)值為負；（3）不滿足時空變化的連續(xù)性；（4）由于信號傳送或儀器工作發(fā)生故障而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)遺失或“僵值”。參考《中國科學(xué)院北京氣象塔觀測資料集》中的資料質(zhì)量控制方法，我們建立了一系列判斷虛假數(shù)據(jù)的判據(jù)。通過這些判據(jù)，初步將原始數(shù)據(jù)分為以下三類：（1）可以使用的質(zhì)量完好的數(shù)據(jù)（“0”類數(shù)據(jù)）；（2）存在疑問的，還需要進一步甄別的數(shù)據(jù)（“1”類數(shù)據(jù)）；（3）質(zhì)量不好的，需要訂正的（“2”類數(shù)據(jù)）判斷流程1）查找僵值；2）反復(fù)查看氣象塔觀測數(shù)據(jù)時還發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中有很多缺測的數(shù)據(jù)用0取代；；3）查找野點；4）時間連續(xù)性控制；5）空間連續(xù)性控制；6）數(shù)據(jù)插值；7）人工查找；二湍流資料的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證（一）質(zhì)量控制流程1查找野點：主要挑出不符合一般氣候統(tǒng)計特征以及物理上解釋不通的數(shù)據(jù)（p375）2查找隨機脈沖：由于傳感器上的水汽凝結(jié)等原因會導(dǎo)致數(shù)據(jù)接受系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生一些隨機脈沖，質(zhì)量控制時，需要查找出這些隨機脈沖（p376）（二）湍流資料的質(zhì)量保證1振幅分辨率檢驗：當風速較小且層結(jié)穩(wěn)定時，由于湍流較弱，觀測儀器的精度不足以捕捉到此時的湍流信號，使得所測資料的時間序列呈現(xiàn)出階梯狀的分布。或者當一起失靈、數(shù)據(jù)記錄以及處理系統(tǒng)發(fā)生故障時，所測資料也出現(xiàn)了階梯狀的時間序列分布，此時的湍流資料的質(zhì)量問題稱為振幅分辨率問題2僵值檢驗：由于信號傳輸或數(shù)據(jù)記錄以及以期發(fā)生故障而導(dǎo)致在某一時段的湍流資料的觀測值幾乎不變時，稱這樣的數(shù)據(jù)為僵值3高階統(tǒng)計量檢驗：渦度相關(guān)系統(tǒng)中利用的高階統(tǒng)計量分別是偏斜度S和陡峭度K，其計算公式分別為：（自己抄）4平穩(wěn)性檢驗：利用渦度相關(guān)法計算湍流通量的兩個重要假設(shè)分別是：（1）觀測點是水平均勻的；（2）定常流動。但在實際觀測實驗中，這兩個假設(shè)通常都不能滿足，因此在計算通量之前必需做平穩(wěn)性檢驗，如果資料是非常不平穩(wěn)的，則不能直接參與通量的計算，須作平穩(wěn)性檢驗和局地相似關(guān)系檢驗方法：通過比較不同時段協(xié)方差的平均與整體時間序列的協(xié)方差而判斷5方差相似關(guān)系檢驗：（附表見書）坐標選擇：分時段獨立旋轉(zhuǎn)法（p385）一次坐標旋轉(zhuǎn)：目的：使得x軸與平均合成風速的方向一致，按照右手螺旋法則建立坐標系，此時y方向的平均速度為0超聲風速所在的坐標為um-vm-wm旋轉(zhuǎn)坐標，使得x軸平行于合成風速U的方向，按照右手螺旋，建立坐標系u1-v1-w1，即：（自己抄書）平均時間建議取30～60分鐘，計算的結(jié)果應(yīng)該有:2兩次坐標旋轉(zhuǎn)目的：使得平均垂直速度為03三次坐標旋轉(zhuǎn)目的：使得側(cè)向的通量為0平面擬合坐標系（PlanarFit,PF）PF時目前FLUXNET推薦使用的最好的坐標系基本思路：利用一段時間的觀測資料，擬合出一個平面，在該平面上，平均垂直風速時平均水平風速um和vm的線性函數(shù)，并且滿足新的垂直風速的平均值為0觀測塔和儀器的架設(shè)維護觀測原則：地面氣象觀測獲取資料必須具有代表性，準確性，比較性準確性：反映測量值與真實狀況誤差大小的程度代表性：探測值代表一定空間范圍和時間段的平均狀況可比較性：不同測站和不同時間的測量值能進行比較一布置與架設(shè)地面氣象觀測場環(huán)境條件要求1滿足科學(xué)目的的同時，必須符合觀測技術(shù)上的要求，也應(yīng)該考慮后勤保障和維護上的便利2觀測場是取得地面氣象的主要場所，地點應(yīng)該設(shè)在能較好反映本地較大范圍氣象要素特點的地方，避免局部地形的影響3四周空曠，避免陡坡，高大建筑物，重污染源等4觀測場四周障礙物的影子應(yīng)不會投射到輻射觀測儀器的受光面上，在日出日落方向障礙物高度角不超過5度，附近無反射陽光強的物體。地面氣象觀測場觀測場四周空曠平坦，所取得的資料應(yīng)具有較好的代表性；經(jīng)緯度（精確到分）和拔海高度（精確到0.1m）刻在石樁上，埋設(shè)在場內(nèi)；觀測場一般是25mX25m的平整場地，保持均勻草坪，草高不超過20cm，不準種植作物；設(shè)1.2m高稀疏圍欄，內(nèi)設(shè)0.3-0.5m寬小路，且只準在小路上行走，小路下建線纜溝或埋設(shè)線纜管。布置圖（見書）觀測場內(nèi)儀器的布置觀測場內(nèi)儀器設(shè)施的布置要注意互不影響，便于觀測操作。具體要求如下。1高的儀器設(shè)施安置在北邊，低的儀器在南邊2各儀器設(shè)施東西排列成行，南北布設(shè)成列，相互間隔不小于3m,儀器距觀測場邊緣護欄也不小于3m氣象觀測塔的架設(shè)1無論地面水平與否，氣象觀測塔架設(shè)是要保持塔身的鉛直，橫桿保持水平2氣象觀測塔應(yīng)該有防雷裝置3固定塔身的纖繩每隔10m左右應(yīng)有一層，以保持塔身的穩(wěn)定。纖繩與塔邊應(yīng)該在同一邊垂直面，并與地面成60度夾角4支撐塔身和固定纖繩的底座要堅固5太陽能底板應(yīng)該面朝正南，并與水平面成60度夾角6數(shù)據(jù)采集箱架設(shè)在塔身的北面1到1.5米高處觀測場內(nèi)儀器的布置要求——梯度塔要求除特別要求外，，風，溫，濕梯度觀測傳感器一般架設(shè)在2m和10m高度上對于梯度觀測超過3層的PBL塔站，相鄰3層的風溫濕梯度傳感器布設(shè)高度應(yīng)盡可能滿足關(guān)系：（見書）建議PBL塔的觀測高度為0.5,1m,4m,4m,16m,32m觀測場內(nèi)一起布置要求——輻射架要求輻射觀測一起一般安裝在觀測場南邊高度為1.5m，長度大于2m支架上。觀測儀器感應(yīng)面應(yīng)保持水平。并不能受任何障礙物影響。下墊面保持自然狀態(tài)觀測場內(nèi)一起布置要求——土壤剖面要求突然傳感器一般安裝在觀測場東北角，土壤剖面一般位于土壤坑的西邊和南邊，并按照0。1,0.2,0.40.8.1.2,1.6M的深度布設(shè)土壤溫度，水分傳感器。土壤熱傳感器分別布設(shè)在0.05,0.15m深度處土壤坑在挖掘和填滿的時候，底下土壤應(yīng)該采取分層處理，以便盡可能保持土壤自然狀況。觀測站建站信息的檔案觀測場的地理條件和環(huán)境背景，站點位置和海拔，傳感器型號，和參數(shù)及其布設(shè)高度和深度，土壤剖面的照片等建站資料應(yīng)存?zhèn)錂n案塔體效應(yīng)用于安裝感應(yīng)元件的鐵塔、伸臂和支架可以影響氣流，因此在測量梯度和通量時會引起誤差。鐵塔由于結(jié)構(gòu)數(shù)小和空隙大，可以考慮將元件安裝于略大于塔體處的迎風方向。對大多數(shù)邊界層觀測，元件安裝不小于鐵塔最大截面的1.5倍。如只需一層觀測時，則可考慮安裝于鐵塔頂部。渦動相關(guān)系統(tǒng)的架設(shè)超聲風速儀與水汽二氧化碳分析儀架設(shè)在同一高度，水汽二氧化碳分析儀不能靠超聲風速儀太近超聲風速儀與水汽二氧化碳分析儀均指向盛行風的方向如果使用金屬絲溫度儀則架設(shè)在超聲風速感應(yīng)探頭中間二儀器維護風向風速傳感器的安裝和維護1安裝在沒有建筑物和樹的地方，距離建筑物和樹的距離至少10倍于它們的高度2風向風速傳感器安裝時要保持風杯的水平和風向的校北、校南3每一年要更換一次轉(zhuǎn)動軸承3每2到3i年要進行傳感器標定超聲風速儀的維護1主要檢測傳感器的感應(yīng)頭之間是否有雜物。2水滴可以通過防雨滴網(wǎng)流下去，不用人工去除，丹藥定期檢查防雨滴網(wǎng)的位置不要讓其超過傳感器頭，并且在上面三個頭的防雨滴網(wǎng)伸出三角要朝外水汽CO2分析儀1光路的清潔2干燥劑的更換空氣溫濕傳感器的安裝和維護1要求架設(shè)在至少有半徑9m的空曠場地上。距周圍建筑物的距離應(yīng)大于其高度的4倍，距離鋪設(shè)路面和場地距離應(yīng)至少39m2傳感器要有防熱輻射的保護罩，并保持通風3每一年要進行傳感器標定輻射表的安裝和維護1安裝位置的下墊面應(yīng)代表周圍大范圍的整體狀況。2輻射表架設(shè)在觀測場的南側(cè)和桿的南面，以避免周圍物體陰影的影響。3輻射表架設(shè)高度