魏敏丹 劉海燕 余騰龍

（1、江西省氣象信息中心，江西南昌 330096 2、國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司信息通信分公司，江西南昌 330096）

1 概述

新一代天氣雷達(dá)是具有高時(shí)空分辨率的降水探測(cè)設(shè)備[1]，探測(cè)范圍大、產(chǎn)品豐富[2]，具有優(yōu)良的多普勒測(cè)速能力，探測(cè)能力強(qiáng)，不僅能提供降水分布及定量估測(cè)，還能提供降水區(qū)內(nèi)風(fēng)場(chǎng)信息[3]，改善高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的初值場(chǎng)[4]。隨著新一代天氣雷達(dá)不斷建設(shè)和組網(wǎng)運(yùn)行，天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用[5-8]，在臨近天氣預(yù)報(bào)和雷雨大風(fēng)天氣、冰雹、颮線(xiàn)、龍卷等監(jiān)測(cè)預(yù)警方面發(fā)揮了重大作用。江西省現(xiàn)有8 部新一代多普勒天氣雷達(dá)站，包括2 部SC 型和6 部SA 型（詳見(jiàn)表1）。江西新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)主要用于區(qū)域內(nèi)災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警，在江西防災(zāi)減災(zāi)工作中發(fā)揮著重要作用。

表1 江西省新一代多普勒天氣雷達(dá)站

SC 和SA 兩種不同的雷達(dá)業(yè)務(wù)格式不利于我省氣象業(yè)務(wù)人員和科研人員對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的高效快捷利用，制約著江西新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)揮。將雷達(dá)基數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是氣象事業(yè)發(fā)展的必然，2016 年開(kāi)始試驗(yàn)組網(wǎng)天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)流傳輸，2018 年實(shí)現(xiàn)了雙軌運(yùn)行（即在保留原格式數(shù)據(jù)以文件形式傳輸?shù)耐瑫r(shí)，開(kāi)始以流傳輸方式傳輸標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)）[9]。2020 年，中國(guó)氣象局提出天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行要求。江西省氣象局于2020 年12 月1 日完成省內(nèi)天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式業(yè)務(wù)切換，全面停止了天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)原格式數(shù)據(jù)文件的傳輸和服務(wù)。論文將對(duì)比分析江西8 部雷達(dá)站基數(shù)據(jù)原格式數(shù)據(jù)文件傳輸與標(biāo)準(zhǔn)格式流傳輸?shù)膫鬏斮|(zhì)量。

2 天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行

氣象數(shù)據(jù)格式不標(biāo)準(zhǔn)、不統(tǒng)一直接影響數(shù)據(jù)交換共享，推進(jìn)氣象數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化工作，是氣象事業(yè)深化發(fā)展的關(guān)鍵。2015 年，中國(guó)氣象局啟動(dòng)氣象數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化工作，根據(jù)《氣象數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化工作實(shí)施方案》，2020 年基本實(shí)現(xiàn)我國(guó)氣象數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化。

新一代天氣雷達(dá)觀(guān)測(cè)時(shí)采集并加工處理的存檔數(shù)據(jù)即為基數(shù)據(jù)，包括雷達(dá)站信息、速度譜寬、回波強(qiáng)度、仰角、徑向速度、數(shù)據(jù)分辨率、時(shí)間等。標(biāo)準(zhǔn)格式的基數(shù)據(jù)可分為多個(gè)區(qū)塊，包括公共數(shù)據(jù)塊和徑向數(shù)據(jù)塊，每個(gè)區(qū)塊描述一組信息。公共數(shù)據(jù)塊用于提供公共信息，如任務(wù)配置、站點(diǎn)信息等；徑向數(shù)據(jù)塊包括徑向頭、徑向數(shù)據(jù)頭和徑向數(shù)據(jù)等3 個(gè)子塊，用于存儲(chǔ)天氣雷達(dá)的探測(cè)資料[10-11]。用于天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行前，江西天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)主要是以原格式數(shù)據(jù)文件形式傳輸和服務(wù)。2020 年11 月，江西省氣象局制定了覆蓋臺(tái)站-省級(jí)-國(guó)家級(jí)的雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式傳輸、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)業(yè)務(wù)流程，安裝了雷達(dá)基數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具，完成了雷達(dá)站軟件的更新和測(cè)試工作，建立了業(yè)務(wù)切換與應(yīng)急回退操作機(jī)制，確認(rèn)了天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式流傳輸、存儲(chǔ)、服務(wù)、補(bǔ)傳配置和監(jiān)視配置，具備了業(yè)務(wù)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)的對(duì)接條件。12 月1 日，江西全面停止省內(nèi)所有天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)原格式數(shù)據(jù)文件的傳輸、服務(wù)，推送標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)給行業(yè)、部隊(duì)等用戶(hù)及各業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，完成了天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式業(yè)務(wù)切換，實(shí)現(xiàn)了基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行。

江西天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行業(yè)務(wù)切換，統(tǒng)一了全省天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)格式，規(guī)范了要素、命名方式、參數(shù)范圍等信息，傳輸方式由雷達(dá)體掃一圈后以文件形式傳輸變換為每掃描一個(gè)徑向即以流形式傳輸。

3 傳輸質(zhì)量分析

中國(guó)氣象局在每年的汛期（6 月至9 月）對(duì)江西省的8 部新一代天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)進(jìn)行24 小時(shí)（雷達(dá)設(shè)備大修期間除外）考核，非汛期（10 月至次年5 月）僅考核10：00 至14：00（北京時(shí)），傳輸及時(shí)率（及時(shí)收集站次占應(yīng)收站次的百分比）要求達(dá)到90%。此外，江西省氣象局對(duì)省內(nèi)各地市雷達(dá)站也有業(yè)務(wù)考核要求，考核及時(shí)率為98%。由于非汛期時(shí)期，考核時(shí)次較少，本文不作統(tǒng)計(jì)分析。下面分別統(tǒng)計(jì)江西8 部雷達(dá)站在天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行前（2020 年汛期）及單軌運(yùn)行后（2021 年汛期）的基數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率，并作對(duì)比分析。

3.1 雷達(dá)基數(shù)據(jù)原格式文件傳輸及時(shí)率

表2 統(tǒng)計(jì)了2020 年6 月至2020 年9 月期間，江西8 部雷達(dá)站單站基數(shù)據(jù)原格式文件傳輸及時(shí)率及全省及時(shí)率。

表2 中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示江西全省及所有雷達(dá)站單站傳輸及時(shí)率均達(dá)到了中國(guó)氣象局的考核標(biāo)準(zhǔn)（90%）。

表2 2020 年汛期雷達(dá)基數(shù)據(jù)原格式文件傳輸及時(shí)率

3.2 雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式流傳輸及時(shí)率

表3 統(tǒng)計(jì)了2021 年6 月至2021 年8 月（截止至文章撰寫(xiě)月份）期間，江西8 部雷達(dá)站單站基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式流傳輸及時(shí)率及全省及時(shí)率。

表3 2021 年汛期雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式流傳輸及時(shí)率

表3 中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，在天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行后，江西全省及所有雷達(dá)站單站傳輸及時(shí)率同樣能達(dá)到中國(guó)氣象局的考核標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 傳輸質(zhì)量對(duì)比分析

圖1 將單軌運(yùn)行前后兩個(gè)汛期的天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)的傳輸及時(shí)率進(jìn)行對(duì)比。從圖中易得出，標(biāo)準(zhǔn)格式單軌業(yè)務(wù)運(yùn)行前，江西有2 部雷達(dá)站（Z9796、Z9798）的基數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率低于98%，未達(dá)到江西省氣象局的考核要求；標(biāo)準(zhǔn)格式業(yè)務(wù)運(yùn)行后，江西8部雷達(dá)站的基數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率均達(dá)到了省局的考核要求，且全省總的傳輸及時(shí)率（99.11%）高于單軌運(yùn)行切換前（99.02%）。單站傳輸及時(shí)率最高提升了1.26 個(gè)百分點(diǎn)（Z9798），雖然有5 部雷達(dá)站（Z9791、Z9792、Z9794、Z9795、Z9797）的單站及時(shí)率略有降低，但實(shí)際上這5 部雷達(dá)站的傳輸及時(shí)率都在99%左右，遠(yuǎn)高于省局和國(guó)家局的考核標(biāo)準(zhǔn)。此外，從圖1 中可以看出，單軌傳輸業(yè)務(wù)實(shí)行后，江西8 部雷達(dá)站的單站傳輸及時(shí)率更加平均，最高及時(shí)率為99.85%，最低及時(shí)率為98.22%。

圖1 傳輸及時(shí)率對(duì)比分析

圖2 為江西8 部雷達(dá)站在2020 年汛期每月的基數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率，圖3 為2021 年汛期每月的基數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率。對(duì)比兩張圖可以看出，標(biāo)準(zhǔn)格式單軌業(yè)務(wù)運(yùn)行前，有4 個(gè)月次單站傳輸及時(shí)率未達(dá)到江西省氣象局的考核要求（98%），且這4 個(gè)月次及時(shí)率都低于97%；標(biāo)準(zhǔn)格式業(yè)務(wù)運(yùn)行后，僅有1 個(gè)月次單站傳輸及時(shí)率未達(dá)到江西省氣象局的考核要求，且這1 個(gè)月次及時(shí)率高于97%。

圖2 2020 年汛期每月及時(shí)率

圖3 2021 年汛期每月及時(shí)率

綜合上述，天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式流傳輸業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，統(tǒng)計(jì)得到的傳輸及時(shí)率證明其確實(shí)能夠提高江西省雷達(dá)基數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，進(jìn)一步保證了雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸完整性、時(shí)效性。

4 結(jié)論

文章以汛期、每月這兩個(gè)時(shí)間維度分別分析了天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)原格式數(shù)據(jù)文件傳輸和標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)流傳輸?shù)膫鬏敿皶r(shí)率。此次江西省天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式單軌運(yùn)行業(yè)務(wù)切換，將全省兩種型號(hào)的天氣雷達(dá)站基數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的同時(shí)，確保了傳輸質(zhì)量。流傳輸方式比文件傳輸方式大約縮短了100 秒，天氣雷達(dá)產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)效得到了有效提升，保障了全省災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)及監(jiān)測(cè)預(yù)警等氣象服務(wù)，為江西省防災(zāi)減災(zāi)工作提供了有力支撐。