阜新天氣預報業務平臺的制作與應用

舒海燕 趙振宇 趙威 陶倩 陳藝萌 楊曉彤

摘 ?要：隨著現代化軟件、硬件產品的不斷更新，氣象內網的天氣預報數值預報產品的不斷增加和改進，本地需發布的天氣預報服務產品也不斷增加，同時研究出適于本地的各種天氣的預報方法。為了便于預報值班員工作，需集成大量實況資料、氣象內網的天氣預報數值預報產品、本地的預報方法，并把需發布的天氣預報文件通過軟件編寫程序實現自動化提出數據，自動化計算，自動化翻譯，結合本地預報方法自動化預報，自動化編寫預報內容。該文主要闡述了阜新天氣預報業務系統的制作與應用情況。

關鍵詞：天氣預報;業務平臺;制作;應用;阜新市

中圖分類號 P451 文獻標識碼 A?文章編號 1007-7731（2015）01-94-04

現在的天氣預報業務基本上是依靠大量的實況數據分析，多種數值預報產品指導，再利用本地預報方法及預報員個人經驗結合起來完成的。天氣預報的報文編碼和天氣預報服務產品，需要按照不同的單位和部門的需求，編寫不同形式的天氣預報內容，在規定的時間發送到指定地點。這在預報人員少，信息量大、工作任務多，時間緊的情況下，就需要一個自動化的預報業務系統來協助完成。該系統的完成與應用對做好天氣預報工作，提高預報準確率起到了非常重要的作用。

1 阜新天氣預報業務系統簡介

阜新天氣預報業務系統是由自動站實況數據查詢系統、數值預報產品的數據提取與分析調用系統、本地預報方法的自動化制作系統、天氣預報制作及分發系統和天氣預報質量檢驗系統5個部分組成。本系統以氣象內網為依托，應用現代通信技術、訪問技術及數據庫管理技術，采用C/S架構，以Visual Basic 6.0和Microsoft .NET Framework4.0為編程開發語言的綜合業務系統。

1.1 自動站實況數據查詢系統 本子系統采用SQL Server數據庫和Aceess數據庫作為基礎的信息查詢庫，以Visual Basic 6.0為開發語言的實況數據查詢系統。圖1是加密自動站實況的資料查詢系統，每個站點在阜新地圖上有準確的位置，在站點名稱旁顯示即時實況數據、對最高溫度和最低溫度采用不同的顏色，風向風速采用標準的氣象圖標，能夠自動統計顯示全區站點的最高氣溫、最高氣溫的平均值、最低氣溫、最低氣溫的平均值、最大降水量、最小降水量、平均降水量，使整個程序界面簡捷、直觀、實用性強，對外服務效果顯著。除此之外，還可以對阜新境內的所有站點的加密自動站實況降水量、最高溫度、最低溫度、最大風速及平均風速進行日數據和時數據的統計和查詢。為了能夠方便預報員系統分析本地區降水的規律，還添加了降水量等值線和等值面的功能;同時為了保障自動站能夠正常運行，還添加了實時監控的功能，以便出現問題及時發現及時維修。圖2為國家基本站的自動站查詢統計系統，對1h1次的風向、風速、降水量、溫度、水汽壓、相對濕度、露點溫度、本站氣壓、地面溫度、5cm地溫、10cm地溫、20cm地溫、能見度、總云量進行顯示，能夠自動計算出每日的最低氣溫、最高氣溫、平均氣溫、平均濕度、平均氣壓、總降水量，并對每日的溫度、風速、氣壓進行時序圖式的顯示，把即時風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降水量用儀器計數方式圖形化顯示，使界面清晰、查詢和分析更加直觀、方便。

圖1 加密自動站查詢與監控系統

圖2 國家基本站的自動站查詢統計系統

1.2 數值預報產品的數據提取與分析系統 本子系統是用Visual Basic 6.0語言進行編程，程序首先是篩選出CMAcast廣播的資料經過dataCMACAST1.9軟件處理得到需要的數值預報產品的網格點數據，根據天氣預報的制作時間和預報時段要求對所需時次進行篩選，再從數值預報產品中提取本地站點的網格點數據，進行計算、對比統計，重點是對數值預報產品關鍵數據的統計和計算，最后結合本地不同天氣形勢場下的重要天氣的預報指標進行對比分析，方便預報員做出預報結論，特別是對災害性天氣和轉折性天氣有很大幫助。圖3為阜新暴雨天氣的重要指標及程序自動提取并計算出的本地格點數據。

圖3 阜新暴雨天氣指標及數值預報的本地格點數據

本子系統還專門對天氣在線和國家局指導預報的最高與最低溫度預報結果與實況進行了繪圖對比，可以隨時對比本月及以前任何時候的溫度預報及實況情況，使對比結果更加直觀，方便預報員參考本圖用外延法并結合數值預報產品，準確做出溫度預報，利用此圖預報員還可以對數值預報產品的進行檢驗，使檢驗分析工作更加簡單、明了、快捷，如圖4所示。

圖4 阜新縣數值預報與實況溫度對比

1.3 本地預報方法的自動化制作系統 經過多年的研究，制作出了適合本地的災害性天氣預報方法的程序系統，該子系統主要是用Visual Basic 6.0開發語言進行編寫程序，本地化預報制作系統有阜新春秋季暴雨預報、阜新冰雹預報、阜新暴雪預報、阜新大霧預報、阜新大風預報、阜新暴雨預報、阜新寒潮預報和阜新溫度預報。

下面以阜新冰雹預報平臺為例說明，此平臺分為冰雹短期潛勢預報（預報時限為24h預報）、冰雹短時預報（預報時限為12h）和冰雹臨近預報（預報時限為1h）。預報流程為：先選擇是否符合的4個形勢場（高空冷渦型、高空冷槽型、橫槽型及西北氣流型），如果符合則選中此形，再選擇是否符合次日08時環境場關鍵區的3個條件（①144～50°N，115～123°E為Ⅰ關鍵區，表示500hPa冷渦條件;②40～45°N，115～125°E為Ⅱ關鍵區，表示850hPa槽前暖平流條件;③40～50°N，115～125°E為Ⅲ關鍵區，表示地面冷鋒或副冷鋒條件），符合條件的則被選中，程序繼續進行判斷是否符合降雹的要求，若符合條件則程序對本地站點數據提取，代入線性回歸方程計算所得值，并與降雹臨界值對比，當所得值大于等于降雹臨界值則預報明日有冰雹發生;當計算結果小于降雹臨界值時，預報明日無冰雹發生。其它預報方法有雷同之處不再贅述。

1.4 天氣預報制作及分發系統 由于氣象事業的快速發展，服務產品不斷增加，新舊產品更換頻繁，預報工作平臺需要不斷地修改程序代碼。為了適應現代快速發展的步伐，此系統首先把系統菜單和樹形結構都做成了開放式的文件配置形式，平臺增加、刪除和修改項目都不必再修改程序代碼，只需修改配置文件即可完成任務。

此子系統主要是以Microsoft .NET Framework 4.0為框架和開發語言，其功能為：（1）對本地制作的城鎮報報文進行復制，再根據報文編碼進行翻譯，翻譯成文字產品的天氣預報內容，根據規范自動制作成符合各種不同要求的天氣文字產品;（2）建立了各種“預警”的文件格式庫，當需要發布氣象預警時，預先調入文件模板，根據此格式簡單改寫一些要素即可;（3）具有決策服務材料生成功能，根據需求裝載了各種不同格式的服務材料模板.能夠快速生成規范化的決策服務材料，滿足不同決策服務群體的需要;（4）提供了自動保存和自動發送和自動發傳真的功能;（5）對業務中各項規定進行整合：將降水量等級、風力等級、天氣現象代碼、氣象災害預警信號的發布標準和防御指南等業務規定銜接到統一的平臺上來，快速進行預報產品和預警信號的制作和分發。如圖5所示。

圖5 天氣預報制作及分發平臺

1.5 天氣預報質量檢驗系統 此天氣預報質量檢驗平臺是按照“中短期天氣預報質量檢驗辦法（試行）”進行，檢驗內容包括降水預報和溫度的檢驗。該模塊采用 VB6.0編制，評分過程主要步驟為：選擇評分時段、評分站點、評分類型、評分項目、評分時次，分別讀取預報的天氣現象、最高氣溫、最低氣溫數據和天氣現象、降水量和最高、最低氣溫的實況數據并存放在數據庫中，根據質量檢驗辦法對每次的預報值和實況值進行對比，漏報的記為0，空報的記為1，正確的記為2，將預報正確、漏報、空報的次數分別在各自變量中進行累加，在統計程序中按照日、月、季、年統計預報正確、漏報、空報的總次數，計算出單個站點、上級指導預報、集體和個人預報準確率，將結果輸出到查詢界面和Excel表中。

預報質量檢驗模塊可以對任意時間段內預報質量結果進行查詢。檢驗需要做的工作包括提取預報數據，提取實況數據，對比評分，生成檢驗結果并輸出產品。檢驗分為指導預報和公眾預報、單站、集體和個人，每種檢驗時間段又可劃分為日、月、季、年。單項檢驗結果顯示在查詢界面上，有各個縣詳細的預報質量檢驗數據，包括了評分過程中所有中間數據，有每天、每個站次的預報及對應的實況數據，預報正確的次數，預報錯誤的次數，按站點小計和按地區總計百分比等，可以方便地核實預報質量是否計算正確。

2 阜新天氣預報業務系統的優勢

經過系統測試和試用，此平臺能夠滿足預報員的需要，受到預報員歡迎，其功能和設計特點如下：（1）程序采用模塊化設計。利用子程序把各個功能細化，做到一個功能對應一個模塊（子程序），這樣既提高了代碼利用率又方便了鎖定錯誤位置和改進程序。（2）平臺操作簡單，高效，穩定性好。針對氣象工作的特殊性，服務器端的程序可以隨時長時間地運行，實況和預報信息的查詢能夠即時顯示結果，等待時間小于3s，預報質量檢驗結果月評分的產品輸出時間小于20s。由以上模塊組成的阜新市天氣預報業務平臺，使預報各項業務能夠高效、準確、規范地運行。

3 結語

該系統平臺利用氣象相關知識和軟件開發技術以及數據庫和Visual Basic語言對具體的業務需求做到了技術實現，為預報員提供了一個實用性強，操作簡單的工作平臺。考慮到系統的適應性、擴展性因素，對系統架構進行了精心的設計，明確了系統開發的主要工作內容和目標，根據實際業務情況和需求，采用模塊化、動態菜單式結構，對系統中的業務流程進行詳細的功能設計，基本滿足了預報員目前的需要，提高了預報值班員的工作效率。

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