能見度級數的編程統計與grads圖形顯示

摘 要：根據氣象資料分析處理業務需求，我單位需對全省各氣象臺站上傳的A文件數據中的各類氣象要素進行分析、計算、統計各類觀測要素值。文章通過對A文件中的能見度觀測值進行編程統計出各個時次的能見度級數、并將所得數據通過grads軟件繪制出色斑圖供相關業務人員查詢、分析。文章通過對能見度概念、觀測時次、能見度級數規定等業務需求的詳細分析，介紹了能見度級數統計系統的設計流程和實現方法。系統總體采用Visual Basic語言結合批處理腳本完成整個能見度級數統計工作，并根據vb程序統計出的能見度級數數據由grads軟件繪制全省能見度色斑圖形顯示，目前能見度級數色斑圖已能正常運行，供相關業務單位查看、分析。該系統的實現也為氣象業務的發展起到了一定的促進作用。

關鍵詞：能見度；grads；研究分析

1 地面氣象觀測能見度的概念

地面氣象資料中觀測的能見度一般指有效水平能見度，屬人工目測項目。有效水平能見度是指四周視野中二分之一以上的范圍能看到的目標物的最大水平距離。

白天能見度是指視力正常（對比感閾為0.05）的人，在當時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認的目標物（黑色、大小適度）的最大水平距離，實際上也是氣象光學視程。

夜間能見度是指：（1）指假定總體照明增加到正常白天水平，適當大小的黑色目標物能被看到和辨認出的最大水平距離。（2）中等強度的發光體能被看到和識別的最大水平距離。

2 能見度觀測時間的規定

國家基準氣候站24小時逐時觀測。全省4個。

國家基本氣象站4次觀測，觀測時間為：2時、8時、14時、20時。全省23個。

國家一般氣象站3次觀測，觀測時間為：8時、14時、20時。全省82個。

3 能見度級數分級規定

氣象資料月統計中能見度分為五個等級，分別為：0.0-0.9千米為5級，1.0-1.9千米是4級，2.0-3.9千米為3級，4.0-9.9千米為2級，≥10.0千米為1級，1級天的能見度為最好，可視距離最遠。

4 能見度級數統計方法

4.1 能見度平均級數分為4種：08時能見度平均級數、14時能見度平均級數、20時能見度平均級數、月平均能見度級數。

各時次能見度平均級數計算方法是根據全月某個時次的每個級數的統計次數來計算的。如：某站2008年1月08時3級能見度天氣全月出現8次，2級能見度天氣全月出現12次，1級能見度天氣全月出現11次，計算方法如下：（3*8+2*12+1*11）/（8+12+11）=1.90（保留兩位小數），該值為某站3月8時的能見度平均級數。將全省109站能見度級數描繪成色斑圖如圖1所示。

通過圖1色斑圖可以直觀的看出2008年3月份08時山西省南部地區能見度平均級數相對偏高。

月能見度平均級數計算方法是根據全月08時、14時、20時三個時次每個級別出現的次數來計算。例如：某站2008年2月5級天全月3個時次共出現2次，3級天出現11次，2級天出現24次，1級天出現56次，計算方法如下：（2*5+11*3+24*2+56*1）/（2+11+24+56）=1.58（保留兩位小數），該值為某站1月月能見度平均級數。將全省109個站的級數算出繪制grads圖。如圖2所示。

4.2 能見度≥10.0千米的月總次數統計，計算方法是根據全月08時、14時、20時三個時次出現的能見度≥10.0千米的次數的總和。例如：某站1月5級天全月3個時次共出現2次，3級天出現11次，2級天出現24次，1級天出現56次，則該站2008年1月1級能見度次數為56次。將全省109站1級天次數算出繪制grads圖。如圖3所示。

通過圖3 grads繪制出的色斑圖可以看出山西省中北部1級天出現的次數比較多。中南部能見度為1級天的次數較少，相對污染嚴重。

5 能見度編程統計的設計與實現

5.1 能見度級數的統計編程設計

能見度級數的統計采用Visual Basic語言編程完成各個時次級數的統計，界面簡單直觀、便于業務人員操作。操作界面如圖所示。

圖4 能見度統計程序界面

程序具體實現過程：運行程序打開一個A文件，例如打開A53486-200811.TXT這個文本文件，在這個A文件中包含了各類氣象觀測要素值，首先找出表示能見度的要素值，這里需要說明的是不同的觀測站能見度觀測時間有所不同，國家基準站觀測數據為24個觀測值，全天24小時均有觀測數據值，國家基本氣象站觀測數據為4個觀測值，分別是02時、08時、14時、20時四個觀測數據值，國家一般站觀測數據為3個觀測值，分別是08時、14時、20時三個觀測值。程序首先對不同的觀測站進行不同的編程操作讀取相關時次的數據信息，例如在國家基本站的A文件中“VA”字母開頭的數據段表示能見度觀測值，一個A文件中列出了該站一個月中每日24小時觀測要素值。國家基準站的A文件中“V0”字母開頭的數據表示能見度觀測值，對應的觀測數據值為每日四次觀測數據，國家一般站的A文件中“VA”字母開頭的數據表示能見度觀測值，對應的觀測數據值為每日三次觀測數據。程序首先把能見度觀測數據摘出，再根據能見度級數計算要求把相應時次觀測數據進行公式計算求出相應的能見度級數數據值。

5.2 能見度級數grads圖形實現

根據vb程序得出的能見度級數數據值進行編制grads圖形的繪制程序。

在山西省地圖上根據全省各觀測臺站站點的經緯度進行對各臺站位置的定位，運行grads軟件，根據程序計算出的能見度觀測數據值對相應站點進行顏色的填充。

具體實現過程：中心服務器172.18.72.39下安裝了grads繪圖軟件，服務器文件目錄中定時存放了各臺站相應時次數據信息，轉化grads圖形程序是在Ms-Dos下編制的批處理文件，例如在grads軟件中繪制全省每月平均能見度模塊批處理程序代碼如下：

#-----選取文件名---

copy d：＼report＼年月日.txt d：＼sxgrads＼data＼rain.ch

#-----設置標題-----

echo 'set string 1 c 5 360' >d：＼sxgrads＼data＼title.dat

echo 'draw string 4.0 10.0 %5-%4-%1， Average Visibility per Month' >>d：＼sxgrads＼data＼title.dat

#-----設置顏色-----

echo 'set ccols 0 9 14 4 11 5 13 3 10 7 12 8 2 6' >d：＼sxgrads＼data＼yanse.dat

#-----輸出圖象的路徑-----

echo 'printim d：/report/gif/vv%5%4%1.gif x600 y800 white ' >d：＼sxgrads＼data＼show.dat

#-----設置色標等值線的間隔-----

echo 'set clevs 1 1.03 1.06 1.09 1.12 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2 ' >d：＼sxgrads＼data＼jiange.dat

#-----進入GRADS-----

d：＼sxgrads＼change＼tograds d：＼sxgrads＼data＼rain.ch d：＼sxgrads＼data＼rain.dat

c：＼pcgrads＼win32＼stnmap -i d：＼sxgrads＼ctl＼rain.ctl

c：

cd ＼program files

cd xmanager1.3.9

xmanager.exe

exit

以上程序是在山西省地圖底圖上設置標題、設置每一段等值線間隔分別選用什么顏色、輸出圖形路徑。

根據數據轉化grads圖形文件，轉化grads圖形程序在服務器D：＼sxgrads＼bat＼能見度運行.bat。例如：要得出2013年每月08時月能見度級數，需編輯能見度運行.bat 程序中的時間參數：for % % i in （01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12）do V2.bat 2013 % %i 08，此段參數表示循環2013年1-12月每日08時的能見度級數數據，% % i參數表示月份。最終grads圖形效果如圖1-圖3顯示。

目前該程序運行正常，數據輸出結果為資料分析處理人員提供了直觀的圖形參考依據，隨著資料處理技術的逐步發展，系統也將隨著氣象業務的需要逐步完善改進。

參考文獻

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2]中國氣象局監測網絡司.地面氣象電碼手冊[M].北京：氣象出版社，1999.

作者簡介：樊瑋（1981-），女，山西太原人，工程師，電子科技大學，理學碩士。