《氣溶膠觀測數(shù)據(jù)BUFR編碼》編制說明

1、氣象行業(yè)標準氣溶膠觀測數(shù)據(jù)BUFR編碼編制說明一、工作簡況1. 任務(wù)來源本標準由全國氣象基本信息標準化技術(shù)委員會（SAC/TC 346 ）提出并歸口。2019 年 4 月 22 日由中國氣象局下達國家氣象信息中心（氣法函2019 25 號），項目編號QX/T-2019-84 ，項目名稱氣溶膠觀測數(shù)據(jù)BUFR 編碼。2019 年 12 月，根據(jù)全國氣象基本信息標準化技術(shù)委員會的要求，本標準名稱變更為氣溶膠氣象觀測數(shù)據(jù)格式BUFR，英文名稱變更為Data format for aerosol meteorological observations BUFR 。2. 協(xié)作單位中國氣象局氣象探測中心。

2、3. 主要起草人及所做工作本標準主要起草人為賈松林、荊俊山、韓書麗、李雅楠、肖衛(wèi)青、劉振，其分工如下：賈松林：負責組織調(diào)研、分析觀測規(guī)范和編寫；荊俊山：負責標準編制的指導(dǎo)，參與編寫；韓書麗：負責試運行數(shù)據(jù)的驗證測試，參與編寫；李雅楠：負責調(diào)研、分析觀測規(guī)范，參與編寫；肖衛(wèi)青、劉振：負責標準文本的校對，參與驗證測試和文本編寫。4. 主要工作過程2019 年 4 月，國家氣象信息中心和中國氣象局氣象探測中心聯(lián)合成立編制組，第一起草人賈松林，第二起草人荊俊山。2019 年 5 月編制組制定編制計劃，提出本標準的編制指導(dǎo)思想和提綱。2019 年 6-8 月，編制組認真學(xué)習(xí)和分析了WMO 編碼手冊（ M

3、anual on Code ， WMO-NO306 ）中BUFR 數(shù)據(jù)編碼規(guī)則以及國內(nèi)氣溶膠觀測項目中包含的要素內(nèi)容，這些觀測項包括： TEOM 震蕩天平法PM觀測項、貝塔射線法PM 觀測項、 GRIMM180質(zhì)量濃度多要素觀測項、數(shù)濃度譜NSD 觀測項、數(shù)濃度譜NSD 觀測項、 AE31 和 AE33 吸收特性觀測、氣溶膠化學(xué)膜采樣觀測項、氣溶膠minivol 膜采樣觀測項。2019 年 9-11 月編制組在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上組織完成本標準初稿的編制。二、編制原則和主要內(nèi)容確定的依據(jù)1. 編制原則本標準以世界氣象組織（WMO ）編碼手冊（ Manual on Code ，WMO-NO306 ）

4、以及中國氣象局相關(guān)的觀測業(yè)務(wù)規(guī)范和技術(shù)規(guī)定為基礎(chǔ)，在調(diào)查和分析標準格式資料在國內(nèi)傳輸和應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，本著規(guī)范、實用的原則制定本標準。12. 主要內(nèi)容及確定依據(jù)本標準的格式框架和編碼方法參照WMO 制定的 BUFR 編碼規(guī)則， 數(shù)據(jù)采用二進制數(shù)字編碼方式，由指示段、標識段、選編段、數(shù)據(jù)描述段、數(shù)據(jù)段和結(jié)束段構(gòu)成。其中，（ 1）指示段定長，包括 BUFR 數(shù)據(jù)的起始標志、 BUFR 數(shù)據(jù)長度和 BUFR 版本號。（ 2）標識段定長，包括標識段段長、主表號、數(shù)據(jù)加工中心、數(shù)據(jù)加工子中心、更新序列號、選編段指示、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)子類型、本地數(shù)據(jù)子類型、主表版本號、本地表版本號、數(shù)據(jù)編碼時間等信息。各

5、項內(nèi)容的編碼值按照 WMO 代碼表和數(shù)據(jù)的實際情況進行填充。（ 3）選編段。針對本標準，選編段選擇不編。（ 4）描述段不定長，包括數(shù)據(jù)描述段段長、保留字段、觀測記錄數(shù)、數(shù)據(jù)性質(zhì)和壓縮方式以及描述符序列。對于本標準，描述符序列需要根據(jù)具體編碼觀測項而定，可能包含的觀測項序列有：TEOM 震蕩天平法 PM 觀測項、貝塔射線法PM 觀測項、 GRIMM180 質(zhì)量濃度多要素觀測項、數(shù)濃度譜NSD 觀測項、數(shù)濃度譜 NSD 觀測項、 AE31和 AE33 吸收特性觀測、氣溶膠化學(xué)膜采樣觀測項、氣溶膠minivol 膜采樣觀測項。要素代碼大部分采用WMO BUFR Table-B 中定義的要素代碼，無法

6、在Table-B 中找到適當?shù)拇a時，采用國內(nèi)自定義的 BUFR要素代碼，目前本地自定義碼表版本號為3 版。（ 5）數(shù)據(jù)段不定長，對應(yīng)于描述段中給出的要素代碼，匹配各要素代碼的比例因子、基準值、數(shù)據(jù)寬度定義，將該要素的觀測值根據(jù)比例因子和基準值轉(zhuǎn)換為編碼之后，再按照其數(shù)據(jù)寬度（比特位數(shù)）順序?qū)懭霐?shù)據(jù)段。（ 6）結(jié)束段定長，按照固定編碼值編碼表示BUFR 數(shù)據(jù)結(jié)束。（ 7）標準附錄A 列出了本標準中使用的代碼表。其中大部分為WMO BUFR CodeFlag Table中定義的標準代碼表和標志表，也包含了部分國內(nèi)自定義的代碼表。本標準中氣溶膠數(shù)據(jù)的編碼內(nèi)容主要參考了氣測函2006321 號文 -

7、關(guān)于做好大氣成分本底站數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)工作的通知進行確定。三、主要試驗(或驗證 )的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)濟效果近年來，中國氣象局已先后發(fā)布QX/T 235 2014 商用飛機氣象觀測資料BUFR 編碼、 QX/T418-2018 高空氣象觀測數(shù)據(jù)格式BUFR 編碼和 QX/T 427-2018 地面氣象觀測數(shù)據(jù)格式BUFR 編碼等多項 BUFR 格式系列的氣象行業(yè)標準，臺站直接編發(fā)的地面、高空、輻射、酸雨等BUFR 格式數(shù)據(jù)已經(jīng)進入準業(yè)務(wù)運行階段；此外，國家氣象信息中心目前可以通過GTS 接收全球地面、高空、衛(wèi)星、船舶等資料的 BUFR 格式數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)均已接入到國家級數(shù)據(jù)環(huán)

8、境并提供服務(wù)，因此國內(nèi)對于BUFR 格式的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟。目前參照本標準編發(fā)的大氣氣溶膠數(shù)據(jù)正處在試運行階段。從數(shù)據(jù)內(nèi)容的角度分析，本標準中包含的觀測項目和要素內(nèi)容，能夠涵蓋目前大部分國內(nèi)氣溶膠觀測數(shù)據(jù)，且以后根據(jù)需要可適當擴展。因此無論在數(shù)據(jù)格式方面還是數(shù)據(jù)內(nèi)容方面，本標準能夠滿足國內(nèi)氣溶膠數(shù)據(jù)的編報、傳輸、服務(wù)的業(yè)務(wù)需求。2本標準的應(yīng)用效益分析如下。（ 1）規(guī)范了國內(nèi)大氣成分氣溶膠數(shù)據(jù)編報格式標準格式數(shù)據(jù)以WMO 推薦的 BUFR 格式為基礎(chǔ)， 并參照氣象行業(yè)標準，結(jié)合現(xiàn)行氣溶膠觀測業(yè)務(wù)實際進行了補充，形成了適用于國內(nèi)業(yè)務(wù)氣溶膠格式的模板，規(guī)范了國內(nèi)氣溶膠觀測的數(shù)據(jù)格式，解決了多種數(shù)據(jù)格

9、式并存的問題，大大降低后續(xù)傳輸監(jiān)視、存儲管理的復(fù)雜性。（ 2）便于探測系統(tǒng)觀測項目擴展BUFR 格式特點是可擴展性強，通過自描述特征使每次傳輸內(nèi)容均可適應(yīng)于當前時刻觀測業(yè)務(wù)，并且便于觀測項目的擴展和變化。（ 3）提高數(shù)據(jù)的表示精度BUFR 格式是二進制壓縮格式，在不增加傳輸數(shù)據(jù)量的基礎(chǔ)上，最大限度的保存了氣象要素的原始觀測精度，不會受傳輸數(shù)據(jù)量的限制在傳輸格式中減少數(shù)據(jù)精度。（ 4）降低數(shù)據(jù)解碼復(fù)雜度BUFR 格式是二進制通用格式，因此應(yīng)用與其它類型的BUFR 數(shù)據(jù)相同的解碼程序即可實現(xiàn)對氣溶膠BUFR 數(shù)據(jù)的解碼，降低了數(shù)據(jù)解碼的復(fù)雜度和開發(fā)成本。四、采用國際（國外）標準情況非采標。與國內(nèi)外

10、相關(guān)規(guī)范和標準之間的關(guān)系如下。（ 1） 本標準關(guān)于BUFR 的基本格式框架參考了WMO 編碼手冊規(guī)范性文檔。（ 2） WMO 編碼手冊中定義了 METOP GOME-2 衛(wèi)星觀測氣溶膠的序列，但和國內(nèi)地面觀測氣溶膠所包含的觀測項和要素相差較遠。（ 3） 氣象行業(yè)標準大氣成分觀測數(shù)據(jù)格式（QX/T 132 2011）中規(guī)定了氣溶膠和其他大氣成分的一種文本的基本格式內(nèi)容，而本標準以 BUFR 二進制的方式詳細規(guī)定了氣溶膠觀測應(yīng)編碼的內(nèi)容。五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性標準的關(guān)系本標準依據(jù)世界氣象組織氣象數(shù)據(jù)編碼規(guī)范編制，不違背現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)和強制性標準。六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)本標準在編制、草案稿的內(nèi)部討論階段未出現(xiàn)重大分歧意見。七、作為強制性標準或者推薦性標準的建議建議本標準作為推薦性氣象行業(yè)標準。八、