區(qū)域自動氣象站資料在商都縣域經濟應用分析

趙淑芬

內蒙古烏蘭察布市商都縣農牧業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊

區(qū)域自動氣象站資料在商都縣域經濟應用分析

趙淑芬

內蒙古烏蘭察布市商都縣農牧業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊

利用區(qū)域自動氣象站資料，開發(fā)綜合分析平臺，建立商都縣區(qū)短時突發(fā)氣象災害預報及重要行業(yè)、服務業(yè)的氣象預報提供新的思路和方法。通過對區(qū)域自動氣象站資料在公路氣象災害、農作物場火險、中小尺度天氣系統(tǒng)、短時晴雨預報等方面具體應用分析，推動了區(qū)域自動氣象站資料在臺站預報預警中應用。

區(qū)域自動站 氣象災害 預報 分析

一、引言

氣象站是獲取氣象資料的常規(guī)手段，然而由于常規(guī)氣象站的分布較稀疏，多為按照行政區(qū)域布設，而且均為定時觀測，時空分布缺陷使得對中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測能力有限，區(qū)域自動氣象站能夠24小時不間斷運行，隨時獲取各種高時空分辨率的氣象數據，已成為常規(guī)氣象觀測的有力補充手段[1～4]。商都縣目前已建區(qū)域自動氣象站9個（圖1）,平均站點密度達到30公里×30公里,其中七要素站3個,四要素站6個，主要分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經濟區(qū)、公路沿線及風能平臺等氣象災害多發(fā)及影響較大和影響系統(tǒng)主要路徑上。通過對區(qū)域氣象自動站監(jiān)測數據的顯示分析，并結合常規(guī)氣象資料，可有效捕捉影響商都縣中小尺度系統(tǒng)天氣系統(tǒng)，建立短時臨近預報預警氣象數據指標，發(fā)揮區(qū)域自動站資料優(yōu)勢，做好為地方經濟建設服務。

二、資料及方法

區(qū)域自動氣象站每分鐘采集1次數據,間隔10分鐘發(fā)報1次。利用商都縣及所轄大庫倫等9個區(qū)域自動氣象站降水、風速、風向、氣溫、相對濕度等資料，通過VB可視化編程平臺內嵌surfer腳本[5]，對資料進行綜合分析計算，繪制要素包括氣壓、溫度、風向、風速、雨量、3小時變壓、24變溫、24小時變壓等氣象要素逐小時圖形。針對不同季節(jié)和不同天氣系統(tǒng)及不同服務需求，通過建立指標，對區(qū)域自動氣象站數據設置指標站閥值報警，提醒日常業(yè)務應用。

圖1

三、應用分析

1.災害性天氣對公路、電力影響

商都縣地處內蒙古高原，境內海拔平均為1400米。全境地形起伏不平，西高東低，向東南方向傾斜。土壤絕大部分屬栗鈣土，其余為鹽堿土、草甸土、沼澤土、灰褐土。由于地處陰山東西復雜構造帶和大興安嶺新華夏隆起帶的交匯處，所以形成了多樣型的地貌，大體分為緩坡丘陵、淺山丘陵、山間盆地、河谷洼地等。整個地勢由西北向東南逐漸低下，西北多淺山丘陵，地勢較高；中部多丘陵，地勢次之；東南部多灘川、平原，地勢較低。全境淺山丘陵占總面積的64%，灘川平原占總面積的34%。主要山脈有麻黃山、青石腦包山、元寶山、銅頂山、馬鬃山、黃龍洞山、公雞山、大腦包山等。商都縣地處集二線邊緣，集張鐵路、呼海大通道平行橫貫全境。省道集—多、商—張公路成丁字相交，東南經張北180公里至張家口市，距北京市380公里。西南75公里至烏蘭察布市與京包鐵路相連，西北經縣道商—烏線、商—土線與集二線相連，與208國道相接到二連浩特市約300公里。所有這些構成了完整的交通網，從而使商都成為連接東北三省、河北、山西、內蒙古西部、錫盟、二連以及蒙古國的主要交通要道。商都縣完成呼滿省際通道商都段、208國道支線、商張二級油路、玻璃忽鏡～卯都三級油路、屯墾隊～大庫倫和格化司臺～土牧爾臺小油路、940公里的“村村通”工程。全縣15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實現了光纜傳輸，中國聯通、中國移動覆蓋全縣90%的區(qū)域；互聯網遍布城鄉(xiāng)。全縣的調頻廣播和電視轉播覆蓋率均達到了100%；電力供應充足，擁有500千伏變電站，220千伏變電站、110千伏變電站各一座，35千伏高壓變電所5座，具備了高中低所有等級的送電網絡，全縣15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實現村村通電，為發(fā)展地方經濟提供了可靠的電力保障。

圖2 區(qū)域自動站近地面風流場

圖3 2013年4月21日14時（左）15時（右）區(qū)域自動站氣溫分布

2.草原火險等級預報預警

商都縣近年來隨著退耕還牧政策實施，草原面積逐年擴大。預防火災越來越成為農牧業(yè)發(fā)展的重點。火災主要發(fā)生在秋、冬、春季。利用區(qū)域氣象自動站的溫度、濕度、風等要素進行火險等級預報。綜合多年氣象資料分析得出：若當日6個自動氣象站溫度較高,均在15℃以上,白天空氣相對濕度在55%以下,日最小相對濕度在40%以內,有較大的偏南風,極易發(fā)生火災,參照其他指標，可發(fā)布高火災等級預警。圖3為2013年4月21日14時（左）15時（右）區(qū)域自動站氣溫分布。

3.中小尺度局地天氣系統(tǒng)移動速度、強度

大范圍天氣系統(tǒng)影響商都縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內自動站氣象數據會按照天氣系統(tǒng)移動方向逐漸發(fā)生變化，具有時空先后的一致性。而發(fā)生局地小尺度天氣系統(tǒng)時，只有小尺度范圍內自動站監(jiān)測的溫度、濕度、風等要素發(fā)生明顯變化,如10分鐘變溫、變濕、風向等以及產生的一些天氣現象,如降雨、降雪、降雹、雷電等,通過分析大范圍環(huán)流背景場導向風，結合上游指標站要素的溫度、濕度、氣壓、風向的變化超前的特性,來判斷判斷天氣系統(tǒng)的移動速度、強度，及時發(fā)布相關預警信息。通過編程實現對區(qū)域自動氣象站數據的實時監(jiān)控，對發(fā)生突然變化或者連續(xù)變化較大的情況，系統(tǒng)會自動報警并提示預報人員加以關注。圖4為2013年7月30日07時、11時十八頃局地強降雨3小時雨量圖。

4.晴雨及短時臨近預報預警

根據商都氣候特點，可將9個氣象站劃分為三個區(qū)域，西北部區(qū)域4個站，中部區(qū)域3個站，東南部區(qū)域2個站，選擇商都七要素站3個、五要素區(qū)域自動氣象站6個資料作為指標,用于商都縣短時臨近晴、陰雨天氣預報。綜合統(tǒng)計分析：當06～10時2個西北部指標站空氣相對濕度在70%以下或在此3小時內,空氣相對濕度下降較大的,其他站空氣相對濕度在80%以上,則預計未來6小時內,天氣將由陰轉晴。若2站空氣相對濕度逐漸減小,顯示水汽抬升，云系遠離,預示未來天氣將逐漸轉好；若空氣相對濕度逐漸上升或相對濕度穩(wěn)定在99%以上,說明云層增厚或相對穩(wěn)定,預示未來天氣轉陰(雨)或維持陰雨天氣。

圖4 2013年7月30日07時（左）11時（右）商都局地強降雨間隔3小時雨量圖

圖5 2013年7月30日十八頃降雨量圖

圖6 十八頃自動站降雨量隨時間變化圖

區(qū)域氣象自動站獲取時間間隔短的特點,10分鐘降水能反映各地的降水強度,并結合天氣圖、數據預報產品、衛(wèi)星云圖、雷達回波圖的情況分析,可以方便、準確、及時地進行短時臨近暴雨預報預警。

2013年7月30日03時至31日21時，商都縣十八頃、小海子出現短時強對流天氣，平均降雨量50毫米，有一半以上鄉(xiāng)鎮(zhèn)降大雨（見圖5）。通過分析30日14時到20時，十八頃加密自動站的降水量與風速隨時間變化圖，可以看出，在降水強度集中的時段17時到20時（圖6），風速逐漸增大，風向由東北風轉為西北風存在明顯氣旋性切變。另外從商都縣的自動站上可以看出（圖略），地面存在明顯的氣旋性切變，存在上升運動，致使本次降水偏多。

四、結論

隨著區(qū)域自動站建設和資料穩(wěn)定度的提高，在綜合影響本地大氣環(huán)環(huán)流形勢下,充分利用區(qū)域自動站資料進行訂正和精細化業(yè)務分析預報,在提高為當地短時臨近預報預警的時間精細化和空間精細化提供了可能，經過近年來的不斷總結和對指標站選取的檢驗，逐步建立起了綜合多種資料應用的預報預警系統(tǒng)，尤其是對中小尺度天氣的把握，取得了一定的效果。

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