本发明涉及质量产品控制方法。具体地说是地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法。
背景技术：
1、通过各种探测手段(mwr、无线电探空、卫星遥感观测等)获取大气温湿廓线信息，对大气垂直结构发展、天气预报、强对流天气监测、人工影响天气等领域的研究具有重大意义。地基微波辐射计(mwr)可以观测地表以上垂直10公里的大气辐射亮度温度(亮温，亮温值大小反应了大气垂直路径中氧气、水汽和云液水等的辐射特性)。基于亮温，可以有效地反演出大气温湿廓线(turner etal.,2007；forkman et al.,2012；and maier,2012)。mwr作为一种被动遥感大气设备，具有全天候连续测量的应用优势，既可以弥补常规探空因观测时间间隔较长获取大气信息不足的缺点，并能实现无人值守探测，又可以弥补卫星遥感对低空测量性能差的缺点。
2、基于上述对比可以看出，mwr相较于探空观测和卫星遥感观测(msu)在大气温湿度廓线探测方面确实具有一些优势，产品反演过程中的神经网络反演系数不当、观测环境中的天线罩上的积水、无线电干扰等都会导致二次反演数据产品出现明显错误(傅新姝等，2017；茆佳佳等，2022)。
3、因此，需要开展mwr二次反演数据产品的数据的质量控制方案进行技术升级，才能充分发挥微波辐射计探测资料价值的重要基础和保障。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过质控阈值参数的精准设计，从而得到更加准确的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法。
2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，包括如下步骤：
4、步骤p1、允许值检查，检查被检数据是否在该检查要素观测值或统计值允许的物理范围内；
5、步骤p2、针对温度廓线，采用温度界限值分层设置方法；
6、步骤p3、针对温度廓线，利用探空资料开展协同质控；
7、步骤p4、主要变化范围检查，检查被检数据是否在所属测站该要素、该层次允许的气候学变化范围内；
8、步骤p5、垂直一致性检查：通过比较垂直方向某点与其前后相邻数据的差异，检查是否存在游离于整体廓线之外的异常值；
9、步骤p6、进行数据评估，采用平均偏差、均方根误差、偏差分布的标准差和欧式距离进行评估。
10、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，在步骤p1中，逐个要素逐层开展允许值检查，若某个要素值或某条廓线有1层及以上的数据不能通过检查，则该检查要素或该廓线被标记为错误，质量控制码赋为2；通过检查则质控码赋为0；
11、所要检查要素包括如下：地面气温、地面相对湿度、地面气压、红外温度、云底高度、水汽积分总量、液水积分总量、温度廓线、水汽密度廓线、相对湿度廓线。
12、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，在步骤p2中，温度界限值分层设置方法为：
13、步骤p2-1、将整个0-10km高度层，按气压高度层分成5个厚度层，即近地层、775hpa-1000hpa、550hpa-750hpa、200hpa-500hpa和近顶层，分别对应的按照温度廓线层数分为5个厚度层，1-9层、10-53层、54-67层、68-77层、78-83层；
14、步骤p2-2、基于era5再分析的长序列资料，计算出每个厚度层温度平均值的气候学上下界限值，即将每年的七月份平均温度最高，记为tymax，一月份平均温度最低，记为tymin，各个月份的平均温度的标准差，则变化不大记为σ，利用3σ原则，则每个厚度层的温度上下界限值是tymax+3σ和tymin-3σ，该厚度层温度允许的变化范围即为：[tymin-3σ,tymax+3σ]。
15、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，在步骤p3中，与同时次的探空资料开展协同质控的方法：
16、步骤p3-1、选择某站点的微波辐射计的数据与同时期的探空资料的某高度层温度的数据，计算确定偏差阈值；
17、步骤p3-2、当微波辐射计反演的某高度层温度与同时次该高度层探空温度的差值超过该偏差阈值时，表示该条反演温度廓线未能通过该步骤协同质控环节，设置微波辐射计该条温度廓线质控码为1，即可疑。
18、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，在步骤p4中，该步骤针对地面气温要素，若被检查要素任意一层超过自动观测台站气候学界限值的上下限，则质量控制码赋为2，否则赋为0。
19、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，在步骤p5中，垂直一致性检查包括僵值检查和温度垂直变化率的标准差检查，
20、步骤p5-1、僵值检查中，任意时间垂直方向相同的地面气温值、地面相对湿度值连续出现次数大于等于15次，则温度廓线、相对湿度廓线判为错误，则质量控制码赋为2；
21、步骤p5-2中，温度垂直变化率的标准差检查中，温度垂直变化率表示气温在垂直方向的变化幅度，单位为℃/100m，定义为
22、
23、其中，dth为第h层的温度垂直变化率，th和th+1分别为第h层和(h+1)层的温度，hh和hh+1为对应高度；
24、温度垂直变化率标准差定义如下：
25、
26、其中，是同一廓线各高度dth的平均值，当δ超过某个范围时，则该条温度廓线判为错误廓线，质量控制码赋为2，否则质控码赋为0。
27、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，在步骤p5-2，针对不同型号的微波辐射计，该温度垂直变化率标准差δ参数的取值大小不同：动态调整δ参数的取值，确保数据质控通过率在95％以上。
28、上述地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，tq967型号：δ参数取值2.4℃/100m；
29、ykw2型号：δ参数取值0.8℃/100m；
30、zp型号：δ参数取值1.6℃/100m。
31、根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p6中，
32、平均偏差：
33、标准差：
34、均方根误差：
35、欧式距离：
36、其中，xi和yi分别表示各时次不同资料在i层大气的温度数据，n表示样本量大小，l表示廓线总的层数。
37、利用公式(3)和(5)，可以计算得到不同资料间的各层平均偏差(bias)以及均方根误差(rmse)的大小，从而直观的反应资料间的差异性。(4)式中的sta表示不同资料间偏差的标准差，其表明不同资料间温度偏差的变性。三个指标的结果越接近0，说明两套资料的温度越一致，反之则能说明两套资料间的差异越大。为了综合表征rmse和bias的影响，设计了(6)式中评估指标ed，表示不同资料间各层大气温度数据的加权欧氏距离，同样可以表明两个资料间温度廓线的偏离程度。
38、本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
39、1、在已有快速质控方案的基础上，针对质控阈值参数设置方面的不足，在温度界限值分层设置、与同时次的探空资料开展协同质控、温度垂直变率的标准差阈值参数动态调整等三个方面，对已有质控方案升级优化，并分析改进效果。试验结果表明，上述三方面的改进，均在一定程度上，改进了原有质控方案的效果。
40、2、针对大气温度随高度近似存在0.65℃/100m的垂直递减率，因此提出温度界限值分层设计方法考虑，将整个0-10km高度层，按气压高度层大致分成5个厚度层，并根据era5再分析的长序列资料，可以计算出每个厚度层温度平均值的气候学上下界限值。
41、3、针对在1800m-3800m高度层，存在显著的逆温层，微波辐射计反演温度廓线对该逆温层的捕捉能力较差，微波辐射计温度廓线完全没有能力刻画出该逆温层的出现，因此提出增加与同时次探空温度廓线的协同质控，计算确定偏差阈值，当微波辐射计反演的某高度层温度与同时次该高度层探空温度的差值超过该阈值时，表示该条反演温度廓线未能通过该步骤协同质控环节。
42、4、随着偏差界限值减小，质控条件收紧，被检验出异常的廓线数目显著增多，ed数值的异常温度廓线，大部分被质控出来。选用更长时段的、相互匹配的微波辐射计与探空资料对比，通过rmse、bias、ed等评估指标的长时间序列变化特征，可以检验一段时间内的数据异常。
43、5、根据不同型号的微波辐射计，动态调整温度垂直变化率标准差δ参数的取值大小不同，以使得温度廓线数据的质控通过率在96％以上。
1.地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p1中，逐个要素逐层开展允许值检查，若某个要素值或某条廓线有1层及以上的数据不能通过检查，则该检查要素或该廓线被标记为错误，质量控制码赋为2；通过检查则质控码赋为0；
3.根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p2中，温度界限值分层设置方法为：
4.根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p3中，与同时次的探空资料开展协同质控的方法：
5.根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p4中，该步骤针对地面气温要素，若被检查要素任意一层超过自动观测台站气候学界限值的上下限，则质量控制码赋为2，否则赋为0。
6.根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p5中，垂直一致性检查包括僵值检查和温度垂直变化率的标准差检查，
7.根据权利要求6所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p5-2，针对不同型号的微波辐射计，该温度垂直变化率标准差δ参数的取值大小不同：动态调整δ参数的取值，确保数据质控通过率在95％以上。
8.根据权利要求7所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，tq967型号：δ参数取值2.4℃/100m；
9.根据权利要求1所述的地基微波辐射计反演二次产品质量控制优化方法，其特征在于，在步骤p6中，
