十分鐘雨量跟蹤雷達回波制作短時臨近預警

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)

?

十分鐘雨量跟蹤雷達回波制作短時臨近預警

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域自動站10 min雨量資料轉換為網格資料；用VB與Surfer聯合編程，實現區域自動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數據，并加載區域邊界市(縣)底圖數據文件；動畫顯示強降水落區的移動路徑，實現對雷達回波的連續跟蹤，便于研究強降水落區與雷達回波之間的對應關系。以此為判據，再結合其他資料自動制作咸陽短時臨近預警警報。

Vb Surfer；10 min雨量；動畫跟蹤；雷達回波；短時臨近預警

咸陽市近年來布設了一百多個區域自動氣象站地面自動觀測設備。已組建形成了每個鄉鎮至少有一個觀測站，形成高密度區域自動氣象站觀測網，實現了氣象多要素的連續動態實時監測，提高了氣象監測的時空精度。如何充分利用好自動氣象站觀測數據，成為氣象工作者關注的重點。

新一代雷達觀測信息和區域自動觀測資料的應用，為提高天氣預報的準確率和精細化水平提供了重要基礎資料，對短時臨近預報有較好的指示意義。國內氣象部門在區域自動站降水資料對雷達回波跟蹤研究方面做了大量的工作，在業務應用中取得了一定效果，提供了可以借鑒的成功經驗。筆者采用VB與Surfer聯合編程，對咸陽區域自動站10 min雨量進行等值線繪制及色彩填充，同時與市(縣)邊界底圖文件疊加顯示并輸出圖形，通過動畫顯示強降水落區的移動路徑，實現對雷達回波的連續跟蹤，對短時強降水的預報和預警有著重要的作用。

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、三原區域自動站出現局地性暴雨天氣過程。根據暴雨時段選取了7月31日22：10～8月1日01：10 咸陽市108個區域自動站和12個國家自動站10 min的雨量觀測數據共計18個時間段及其同時間段的雷達回波資料。

1.2 主要技術方法

1.2.1提取資料，建立庫文件，處理數據及格式轉換。從地面報表獲取咸陽市120個區域自動站的站號、站名、經緯度數據；再從陜西省氣象局信息中心Oracle歷史資料數據庫讀取暴雨時段的逐分鐘雨量資料，建成強降水過程資料數據文件庫；利用VB技術把逐分鐘雨量數據累加為逐10 min雨量資料入庫；建立Surfer格式文件，即數據共三列，第1列、第2列為站點經度和緯度，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、縣兩級邊界矢量圖。通過Swan系統獲得陜西省各縣邊界地圖經緯度數據，從中提取咸陽市12縣邊界數據，但因縣界之間閉合點不同，各臨縣之間出現連接線條，底圖不能用。通過反復試驗，對各縣閉合點與相鄰縣之間的關系進行分析，根據縣界數據以順時針方向排列以及相鄰縣之間有共同點的特征，對咸陽市12個縣邊界數據重新進行矢量排列，建立新的咸陽市縣界矢量數據文件(圖1)；又通過MICAPS系統逐個讀值方式獲取咸陽市邊界數據[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坐標的個數，flag的值為1或0，flag=1時，縣界底圖內的等高線被抹掉，flag=0時，縣界底圖外的等高線被抹掉，x1，x2，…，xn、y1，y2，…，yn為點坐標經緯度值[3]。

1.2.3VB應用程序對Surfer繪圖功能進行調用，實現10 min雨量等值線的繪制、填充。首先，對咸陽區域自動氣象站10 min雨量資料用克里格差值方法將資料內插到網格點上，并定義網格的最大、最小經緯度，把*.txt文件轉換成*.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“map：contours屬性”對話框，在“等級”對話框，根據實際需要選擇線條粗細、疏密、顏色以及是否標注數值等；在“常規”對話框中選擇“填充”，等值線會被填充并用不同的色標表示不同的量級，生成降水等級文件*.lvl；載入等值線等級文件，平滑等值線。最后，給等值線圖加載咸陽市分縣邊界地圖*.bln，并對所有圖層進行合并[4]，以*.gif圖片格式在VB界面顯示出來。

1.2.4用VB實現咸陽市10 min雨量和雷達圖片的動畫功能，建立咸陽市強降水短時臨近預警平臺。在VB里設置Image控件和Timer定時器控件，通過程序控制，實現強降水中心和雷達回波圖像的前進、后退、動畫功能，對雷達回波進行連續跟蹤(圖2)，分析兩者之間的對應關系，根據其時效對應性、天氣學強降水特征、模式預報降水量等資料信息，制作咸陽市強降水短時臨近預警警報。

2 制作咸陽市強降水短時臨近預警平臺中完成的主要產品

實現了咸陽市共計120區域自動站10 min雨量、站點信息資料格式自動化處理。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結合，自動繪制、填充10 min雨量等值線圖，加載邊界底圖。實現了10 min雨量圖和雷達回波圖的前進、后退、動畫跟蹤功能。發現10 min雨量在10 mm以上的地區雷達回波強度在50 dBz以上。建成咸陽市強降水短時臨近預警信息發布平臺(圖3)，根據所選條件可以自動制作強降水短時臨近預警警報。

3 試運行評估

對2013年7月31日夜間咸陽、淳化、三原等地發生雷雨、大風、局地暴雨等天氣過程進行方法測試運行，對其資料處理、網格差值、Surfer繪圖、疊加邊界地圖、動畫顯示、預警信息產品制作等方法不斷檢驗、修改、完善及重新開發等，經反復測試各項技術指標運行良好、狀態穩定。

經試運行，認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材料，也可用于有關的項目、論文中。對圖像設置前進、后退鍵方便了對降水量和雷達回波的連續跟蹤。動畫顯示反映出強降水中心的移動速度和方向，使降水過程看起來更直觀、明了，有利于把握強降水動態。咸陽市強降水短時臨近預警信息制作平臺操作簡單、便捷，根據選項自動生成警報信息，便于應對復雜天氣狀況下短時預警信息的編寫與發布。

4 結論

(1)利用VB編制交互界面程序的優勢和Surfer繪圖功能相結合，實現區域自動站雨量資料的數據插值、等值線繪圖及根據降水等級標準實現色彩填充，并疊加了經過處理的封閉區域矢量底圖，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材料，為領導決策提供科學、直觀的服務產品。

(2)10 min雨量圖和雷達回波圖像前進、后退鍵的設置方便了對降水量和雷達回波的連續跟蹤。動畫功能反映出強降水中心的移動速度和方向，使降水過程看起來更直觀、明了，有利于預報員把握強降水動態。

(3)以10 min雨量和雷達回波強度的對應關系，以及高低空影響系統、能量場特征、暴雨指標結論、上下游聯動聯防信息等資料，建成咸陽市強降水短時臨近預警警報，全部采用多選功能實現自動編發，也可手動改編，自動生成短時臨近預警產品，提高業務效率。

[1] 張新宜，張端好.利用VB對Surfer軟件二次開發實現降雨量圖自動繪制[J].氣象水文海洋儀器，2010(1)：24-27.

[2] 毛興華，胡方西.將MapInfo和Surfer結合繪制等值線[J].測繪通報，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.應用MICAPS與SURFER軟件繪制區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報員專項項目(2013Y-14)。

李春娥(1969- )，女，陜西白水人，高級工程師，從事短期天氣預報及研究工作。

2014-11-10

S 161.6

A

0517-6611(2015)01-169-02