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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

        2015-02-28 01:16:35李春娥牛樂田
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:底圖咸陽市等值線

        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

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