质量控制

Purpose

  • The “PREPBUFR” processing is the final step in preparing the majority of conventional observational data for assimilation into the various analyses.

  • This step involves the execution of series of programs designed to assemble observations dumped from a number of on-line decoder databases:

    • encode information about the observational error for each data type as well the background (first guess) interpolated to each data location
    • perform both rudimentary multi-platform quality control and more complex platform-specific quality control
    • store the output in a monolithic BUFR file, known as PREPBUFR.

  • Generated on production machine in each network from conventional data dump files

    • adpsfc, adpupa, aircar, aircft, ascatw, atovs, goesnd, gpsipw, msonet, proflr, rassda, satwnd (except for GFS/GDAS), sfcshp, vadwnd, wndsat

  • Network-specific parm cards control processing

  • Structure defined by input PrepBUFR mnemonic table

  • BUFR message types can include:

    • ADPUPA, AIRCAR, AIRCFT, SATWND, PROFLR, VADWND, SATEMP, ADPSFC, SFCSHP, SFCBOG, SPSSMI, SYNDAT, ERS1DA, GOESND, QKSWND, MSONET, GPSIPW, RASSDA, WDSATR, ASCATW (what is present depends on the network)
    • Each message type has its own BUFR structure as defined in the PrepBUFR mnemonic table

  • In /nwprod/com/NET/prod/RUN.yyyymmdd/MODEL.t??z.prepbufr[.tmMM], where:

    • NET(RUN/MODEL) is either: nam(nam/nam), nam(ndas/ndas), rap(rap/rap), rap(rap_p/rap_p), rtma(rtma/rtma)
    • cyc is cycle (hourly for NET=rap, rtma; 00, 06, 12, 18 all others)
    • MM is 00 for all types except RUN/MODEL=ndas/ndas where it can be 12, 09, 06 or 03

质控步骤

1. PREPDATA

  • 总体质量控制
  • 读入并合并从各个BUFR数据库中得到的各种观测资料，对数据进行初步检查，并按照气压值组织高空数据（降序)
  • 为气候模式分析准备观测资料不运行
  • 执行名称为GBLEVENTS的多种质控任务:
    • 在每个观测位置插入的预报的背景场的值（第一次猜值场）
    • 向每个观测中添加观测误差（从查询表中读入）
    • 比照背景场对地面气压进行一些初步的质量控制检查
    • 对地面观测，将干球温度转换为虚温；由露点计算比湿
  • 为中尺度分析准备观测资料，只执行第4项
  • 输出存储在名为PREPBUFR的BUFR文件中

2. GLERLADJ

  • 对大的水体周边观测的调整
  • 仅在为中尺度分析模式准备观测资料时运行
  • 对大面积江、湖地区陆地和海洋数据的调整
  • 目标是在大水体区域上创建一个平滑的风分析

3. PREVENTS

  • 仅在为气候模式分析准备观测资料时运行
  • 将预测背景场（来自气候模式本身的第一猜值场）插入到每个观测的位置
  • 将与每个观测相关联的观测误差（从查找表中读入）添加到PREPBUFR文件
  • 比照背景场，对地面气压进行一些粗略的质量控制检查
  • 对地面观测，将干球温度转换为虚温；由露点温度计算比湿

4. CQCBUFR

  • 对探空观测的质控
  • 对探空观测的高度和温度记录进行复杂的质量控制，以识别或纠正由地理位置，记录或通信错误照成的错误记录。在适当的情况下，尝试纠正常见类型的错误
  • 标记无法纠正的错误数据，分析时不会考虑这些数据
  • 使用的质控检查包括:
    • 流体静力学检查
    • 增量检查
    • 水平统计
    • 垂直统计
    • 时间连续性检查（仅在为气候模式准备观测中使用）
    • 观测值范围基准检查
    • 垂直递减率检查
  • 以上检查基于与六小时全球资料同化系统预测（即背景初猜场）的差异
  • 对探空观测的高度和温度数据进行辐射校正。辐射校正是探空仪器类型，太阳角度和垂直压力水平的函数
  • 将探空观测的干球温度转换为虚温；由露点温度计算比湿

5. PROFCQC

  • 对飞机观测的质控
  • 在中尺度分析中不运行
  • 对风廓线仪和声学测深仪（SODAR）数据执行复杂的质量控制，以便识别错误数据并将其从分析中排除
  • 使用的检查是：
    • 增量检查
    • 垂直统计检查
    • 时间统计检查
    • 组合垂直 - 时间检查
  • 这些质控也是基于与六小时全球资料同化系统预测的差异

6. PREPACQC

  • 对风廓线仪观测的质控
  • 对常规AIREP，PIREP，AMDAR，TAMDAR和MDCRS的飞机风，温度，和水汽观测（若有）进行全面质量控制
  • 质控检查包括：
    • 重复记录检查
    • 极值检查
    • 无效报告
    • 卡住值（Stuck Value)
    • 总值（Gross Value)
    • 位置的一致性
    • 排序
    • 可疑数据
    • 黑名单检查
    • 详细的飞行轨道检查
  • 基本质量控制算法由Patricia Pauley博士在海军研究实验室（NRL）编写

7. OIQCBUFR

  • Buddy Check
  • 对PREPBUFR文件中的完整观测数据集执行基于最优插值的质量控制
  • 使用所有的观测来执行独立的质控检查：
    • 水平检查
    • 垂直检查
    • 地转平衡检查
  • 在每次检查中，使用除自身之外的所有观测对每个观测进行最优插值
  • 最终的质量决定（保持，抛弃或低置信度），将基于所有先前的质量控制的结果
  • 执行多变量地面风分析，并将分析得到的风向分配给SSM/I海洋风速观测，以便为这些数据产生风向量

Quality Marker Table

Most of the observation types in the PREPBUFR file are associated with quality markers (e.g., mnemonics “PQM, “TQM”, “WQM”, etc.). These are used by the various analyses to place a weight on the data based on its quality. 质控标识表 contains the code table of quality markers. These quality markers apply to all observation types in the PREPBUFR file.