李春娥，牛樂田，胡 偉，王 英，劉 帆，許 瑋

(陜西省咸陽市氣象局，陜西咸陽 712000)

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十分鐘雨量跟蹤雷達(dá)回波制作短時(shí)臨近預(yù)警

李春娥，牛樂田，胡 偉，王 英，劉 帆，許 瑋

(陜西省咸陽市氣象局，陜西咸陽 712000)

利用Surfer的差值功能將咸陽區(qū)域自動(dòng)站10 min雨量資料轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格資料；用VB與Surfer聯(lián)合編程，實(shí)現(xiàn)區(qū)域自動(dòng)站雨量等值線繪制及色彩填充，以直觀可視的圖形方式表現(xiàn)數(shù)據(jù)，并加載區(qū)域邊界市(縣)底圖數(shù)據(jù)文件；動(dòng)畫顯示強(qiáng)降水落區(qū)的移動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)回波的連續(xù)跟蹤，便于研究強(qiáng)降水落區(qū)與雷達(dá)回波之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以此為判據(jù)，再結(jié)合其他資料自動(dòng)制作咸陽短時(shí)臨近預(yù)警警報(bào)。

Vb Surfer；10 min雨量；動(dòng)畫跟蹤；雷達(dá)回波；短時(shí)臨近預(yù)警

咸陽市近年來布設(shè)了一百多個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站地面自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備。已組建形成了每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)至少有一個(gè)觀測(cè)站，形成高密度區(qū)域自動(dòng)氣象站觀測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了氣象多要素的連續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了氣象監(jiān)測(cè)的時(shí)空精度。如何充分利用好自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)，成為氣象工作者關(guān)注的重點(diǎn)。

新一代雷達(dá)觀測(cè)信息和區(qū)域自動(dòng)觀測(cè)資料的應(yīng)用，為提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率和精細(xì)化水平提供了重要基礎(chǔ)資料，對(duì)短時(shí)臨近預(yù)報(bào)有較好的指示意義。國(guó)內(nèi)氣象部門在區(qū)域自動(dòng)站降水資料對(duì)雷達(dá)回波跟蹤研究方面做了大量的工作，在業(yè)務(wù)應(yīng)用中取得了一定效果，提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。筆者采用VB與Surfer聯(lián)合編程，對(duì)咸陽區(qū)域自動(dòng)站10 min雨量進(jìn)行等值線繪制及色彩填充，同時(shí)與市(縣)邊界底圖文件疊加顯示并輸出圖形，通過動(dòng)畫顯示強(qiáng)降水落區(qū)的移動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)回波的連續(xù)跟蹤，對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)和預(yù)警有著重要的作用。

1 資料與方法

1.1 資料選取2013年7月31日夜間咸陽市的淳化、三原區(qū)域自動(dòng)站出現(xiàn)局地性暴雨天氣過程。根據(jù)暴雨時(shí)段選取了7月31日22：10～8月1日01：10 咸陽市108個(gè)區(qū)域自動(dòng)站和12個(gè)國(guó)家自動(dòng)站10 min的雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)共計(jì)18個(gè)時(shí)間段及其同時(shí)間段的雷達(dá)回波資料。

1.2 主要技術(shù)方法

1.2.1提取資料，建立庫文件，處理數(shù)據(jù)及格式轉(zhuǎn)換。從地面報(bào)表獲取咸陽市120個(gè)區(qū)域自動(dòng)站的站號(hào)、站名、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；再從陜西省氣象局信息中心Oracle歷史資料數(shù)據(jù)庫讀取暴雨時(shí)段的逐分鐘雨量資料，建成強(qiáng)降水過程資料數(shù)據(jù)文件庫；利用VB技術(shù)把逐分鐘雨量數(shù)據(jù)累加為逐10 min雨量資料入庫；建立Surfer格式文件，即數(shù)據(jù)共三列，第1列、第2列為站點(diǎn)經(jīng)度和緯度，第3列為(x，y)處的雨量值[1]，把文件存為*.txt文件。

1.2.2建立咸陽市、縣兩級(jí)邊界矢量圖。通過Swan系統(tǒng)獲得陜西省各縣邊界地圖經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，從中提取咸陽市12縣邊界數(shù)據(jù)，但因縣界之間閉合點(diǎn)不同，各臨縣之間出現(xiàn)連接線條，底圖不能用。通過反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)各縣閉合點(diǎn)與相鄰縣之間的關(guān)系進(jìn)行分析，根據(jù)縣界數(shù)據(jù)以順時(shí)針方向排列以及相鄰縣之間有共同點(diǎn)的特征，對(duì)咸陽市12個(gè)縣邊界數(shù)據(jù)重新進(jìn)行矢量排列，建立新的咸陽市縣界矢量數(shù)據(jù)文件(圖1)；又通過MICAPS系統(tǒng)逐個(gè)讀值方式獲取咸陽市邊界數(shù)據(jù)[2]。邊界矢量底圖保存為*.bln文件，格式為：

Length，flag

x1，y1

x2，y2

...

xn，yn

其中，length是咸陽市縣界底圖曲線中點(diǎn)坐標(biāo)的個(gè)數(shù)，flag的值為1或0，flag=1時(shí)，縣界底圖內(nèi)的等高線被抹掉，flag=0時(shí)，縣界底圖外的等高線被抹掉，x1，x2，…，xn、y1，y2，…，yn為點(diǎn)坐標(biāo)經(jīng)緯度值[3]。

1.2.3VB應(yīng)用程序?qū)urfer繪圖功能進(jìn)行調(diào)用，實(shí)現(xiàn)10 min雨量等值線的繪制、填充。首先，對(duì)咸陽區(qū)域自動(dòng)氣象站10 min雨量資料用克里格差值方法將資料內(nèi)插到網(wǎng)格點(diǎn)上，并定義網(wǎng)格的最大、最小經(jīng)緯度，把*.txt文件轉(zhuǎn)換成*.grd文件。用咸陽市封閉邊界底圖文件白化等值線，去掉邊界外的插值，生成白化后的等值線圖。其次，雙擊等值線圖，出現(xiàn)“map：contours屬性”對(duì)話框，在“等級(jí)”對(duì)話框，根據(jù)實(shí)際需要選擇線條粗細(xì)、疏密、顏色以及是否標(biāo)注數(shù)值等；在“常規(guī)”對(duì)話框中選擇“填充”，等值線會(huì)被填充并用不同的色標(biāo)表示不同的量級(jí)，生成降水等級(jí)文件*.lvl；載入等值線等級(jí)文件，平滑等值線。最后，給等值線圖加載咸陽市分縣邊界地圖*.bln，并對(duì)所有圖層進(jìn)行合并[4]，以*.gif圖片格式在VB界面顯示出來。

1.2.4用VB實(shí)現(xiàn)咸陽市10 min雨量和雷達(dá)圖片的動(dòng)畫功能，建立咸陽市強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警平臺(tái)。在VB里設(shè)置Image控件和Timer定時(shí)器控件，通過程序控制，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)降水中心和雷達(dá)回波圖像的前進(jìn)、后退、動(dòng)畫功能，對(duì)雷達(dá)回波進(jìn)行連續(xù)跟蹤(圖2)，分析兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)其時(shí)效對(duì)應(yīng)性、天氣學(xué)強(qiáng)降水特征、模式預(yù)報(bào)降水量等資料信息，制作咸陽市強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警警報(bào)。

2 制作咸陽市強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警平臺(tái)中完成的主要產(chǎn)品

實(shí)現(xiàn)了咸陽市共計(jì)120區(qū)域自動(dòng)站10 min雨量、站點(diǎn)信息資料格式自動(dòng)化處理。制作出封閉的咸陽市邊界底圖和咸陽市各縣邊界矢量底圖，在圖表制作中可以直接使用。VB和Surfer結(jié)合，自動(dòng)繪制、填充10 min雨量等值線圖，加載邊界底圖。實(shí)現(xiàn)了10 min雨量圖和雷達(dá)回波圖的前進(jìn)、后退、動(dòng)畫跟蹤功能。發(fā)現(xiàn)10 min雨量在10 mm以上的地區(qū)雷達(dá)回波強(qiáng)度在50 dBz以上。建成咸陽市強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警信息發(fā)布平臺(tái)(圖3)，根據(jù)所選條件可以自動(dòng)制作強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警警報(bào)。

3 試運(yùn)行評(píng)估

對(duì)2013年7月31日夜間咸陽、淳化、三原等地發(fā)生雷雨、大風(fēng)、局地暴雨等天氣過程進(jìn)行方法測(cè)試運(yùn)行，對(duì)其資料處理、網(wǎng)格差值、Surfer繪圖、疊加邊界地圖、動(dòng)畫顯示、預(yù)警信息產(chǎn)品制作等方法不斷檢驗(yàn)、修改、完善及重新開發(fā)等，經(jīng)反復(fù)測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)運(yùn)行良好、狀態(tài)穩(wěn)定。

經(jīng)試運(yùn)行，認(rèn)為該方法繪制的等值線填色圖精確、美觀，不僅可用于決策服務(wù)材料，也可用于有關(guān)的項(xiàng)目、論文中。對(duì)圖像設(shè)置前進(jìn)、后退鍵方便了對(duì)降水量和雷達(dá)回波的連續(xù)跟蹤。動(dòng)畫顯示反映出強(qiáng)降水中心的移動(dòng)速度和方向，使降水過程看起來更直觀、明了，有利于把握強(qiáng)降水動(dòng)態(tài)。咸陽市強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警信息制作平臺(tái)操作簡(jiǎn)單、便捷，根據(jù)選項(xiàng)自動(dòng)生成警報(bào)信息，便于應(yīng)對(duì)復(fù)雜天氣狀況下短時(shí)預(yù)警信息的編寫與發(fā)布。

4 結(jié)論

(1)利用VB編制交互界面程序的優(yōu)勢(shì)和Surfer繪圖功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)區(qū)域自動(dòng)站雨量資料的數(shù)據(jù)插值、等值線繪圖及根據(jù)降水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)色彩填充，并疊加了經(jīng)過處理的封閉區(qū)域矢量底圖，繪制出美觀的10 min雨量等值線圖，圖形信息可用于決策服務(wù)材料，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供科學(xué)、直觀的服務(wù)產(chǎn)品。

(2)10 min雨量圖和雷達(dá)回波圖像前進(jìn)、后退鍵的設(shè)置方便了對(duì)降水量和雷達(dá)回波的連續(xù)跟蹤。動(dòng)畫功能反映出強(qiáng)降水中心的移動(dòng)速度和方向，使降水過程看起來更直觀、明了，有利于預(yù)報(bào)員把握強(qiáng)降水動(dòng)態(tài)。

(3)以10 min雨量和雷達(dá)回波強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及高低空影響系統(tǒng)、能量場(chǎng)特征、暴雨指標(biāo)結(jié)論、上下游聯(lián)動(dòng)聯(lián)防信息等資料，建成咸陽市強(qiáng)降水短時(shí)臨近預(yù)警警報(bào)，全部采用多選功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編發(fā)，也可手動(dòng)改編，自動(dòng)生成短時(shí)臨近預(yù)警產(chǎn)品，提高業(yè)務(wù)效率。

[1] 張新宜，張端好.利用VB對(duì)Surfer軟件二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)降雨量圖自動(dòng)繪制[J].氣象水文海洋儀器，2010(1)：24-27.

[2] 毛興華，胡方西.將MapInfo和Surfer結(jié)合繪制等值線[J].測(cè)繪通報(bào)，2001(10)：39-46.

[3] 曾志雄，陳慧嫻.如何使用Surfer 8.0畫等值線圖[J].廣東氣象，2006(3)：64-65.

[4] 張新宜.應(yīng)用MICAPS與SURFER軟件繪制區(qū)域等值線圖方法初探[J].湖北氣象，2009(4)：41-45.

2013年度陜西省氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)項(xiàng)目(2013Y-14)。

李春娥(1969- )，女，陜西白水人，高級(jí)工程師，從事短期天氣預(yù)報(bào)及研究工作。

2014-11-10

S 161.6

A

0517-6611(2015)01-169-02