阜新天氣預報業(yè)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(xiàn)代化軟件、硬件產(chǎn)品的不斷更新，氣象內(nèi)網(wǎng)的天氣預報數(shù)值預報產(chǎn)品的不斷增加和改進，本地需發(fā)布的天氣預報服務產(chǎn)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(nèi)網(wǎng)的天氣預報數(shù)值預報產(chǎn)品、本地的預報方法，并把需發(fā)布的天氣預報文件通過軟件編寫程序?qū)崿F(xiàn)自動化提出數(shù)據(jù)，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(nèi)容。該文主要闡述了阜新天氣預報業(yè)務系統(tǒng)的制作與應用情況。

關鍵詞：天氣預報;業(yè)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(xiàn)在的天氣預報業(yè)務基本上是依靠大量的實況數(shù)據(jù)分析，多種數(shù)值預報產(chǎn)品指導，再利用本地預報方法及預報員個人經(jīng)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(chǎn)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(nèi)容，在規(guī)定的時間發(fā)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(yè)務系統(tǒng)來協(xié)助完成。該系統(tǒng)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(yè)務系統(tǒng)簡介

阜新天氣預報業(yè)務系統(tǒng)是由自動站實況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)、數(shù)值預報產(chǎn)品的數(shù)據(jù)提取與分析調(diào)用系統(tǒng)、本地預報方法的自動化制作系統(tǒng)、天氣預報制作及分發(fā)系統(tǒng)和天氣預報質(zhì)量檢驗系統(tǒng)5個部分組成。本系統(tǒng)以氣象內(nèi)網(wǎng)為依托，應用現(xiàn)代通信技術、訪問技術及數(shù)據(jù)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(fā)語言的綜合業(yè)務系統(tǒng)。

1.1 自動站實況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng) 本子系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫和Aceess數(shù)據(jù)庫作為基礎的信息查詢庫，以Visual Basic 6.0為開發(fā)語言的實況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。圖1是加密自動站實況的資料查詢系統(tǒng)，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(shù)據(jù)、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(tǒng)計顯示全區(qū)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(nèi)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(shù)據(jù)和時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和查詢。為了能夠方便預報員系統(tǒng)分析本地區(qū)降水的規(guī)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(jiān)控的功能，以便出現(xiàn)問題及時發(fā)現(xiàn)及時維修。圖2為國家基本站的自動站查詢統(tǒng)計系統(tǒng)，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(shù)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(jiān)控系統(tǒng)

圖2 國家基本站的自動站查詢統(tǒng)計系統(tǒng)

1.2 數(shù)值預報產(chǎn)品的數(shù)據(jù)提取與分析系統(tǒng) 本子系統(tǒng)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(jīng)過dataCMACAST1.9軟件處理得到需要的數(shù)值預報產(chǎn)品的網(wǎng)格點數(shù)據(jù)，根據(jù)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(shù)值預報產(chǎn)品中提取本地站點的網(wǎng)格點數(shù)據(jù)，進行計算、對比統(tǒng)計，重點是對數(shù)值預報產(chǎn)品關鍵數(shù)據(jù)的統(tǒng)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)。

圖3 阜新暴雨天氣指標及數(shù)值預報的本地格點數(shù)據(jù)

本子系統(tǒng)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(shù)值預報產(chǎn)品，準確做出溫度預報，利用此圖預報員還可以對數(shù)值預報產(chǎn)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(shù)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(tǒng) 經(jīng)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(tǒng)，該子系統(tǒng)主要是用Visual Basic 6.0開發(fā)語言進行編寫程序，本地化預報制作系統(tǒng)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(huán)境場關鍵區(qū)的3個條件（①144～50°N，115～123°E為Ⅰ關鍵區(qū)，表示500hPa冷渦條件;②40～45°N，115～125°E為Ⅱ關鍵區(qū)，表示850hPa槽前暖平流條件;③40～50°N，115～125°E為Ⅲ關鍵區(qū)，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(xù)進行判斷是否符合降雹的要求，若符合條件則程序?qū)Ρ镜卣军c數(shù)據(jù)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(fā)生;當計算結果小于降雹臨界值時，預報明日無冰雹發(fā)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(fā)系統(tǒng) 由于氣象事業(yè)的快速發(fā)展，服務產(chǎn)品不斷增加，新舊產(chǎn)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(xiàn)代快速發(fā)展的步伐，此系統(tǒng)首先把系統(tǒng)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(tǒng)主要是以Microsoft .NET Framework 4.0為框架和開發(fā)語言，其功能為：（1）對本地制作的城鎮(zhèn)報報文進行復制，再根據(jù)報文編碼進行翻譯，翻譯成文字產(chǎn)品的天氣預報內(nèi)容，根據(jù)規(guī)范自動制作成符合各種不同要求的天氣文字產(chǎn)品;（2）建立了各種“預警”的文件格式庫，當需要發(fā)布氣象預警時，預先調(diào)入文件模板，根據(jù)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(jù)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(guī)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(fā)送和自動發(fā)傳真的功能;（5）對業(yè)務中各項規(guī)定進行整合：將降水量等級、風力等級、天氣現(xiàn)象代碼、氣象災害預警信號的發(fā)布標準和防御指南等業(yè)務規(guī)定銜接到統(tǒng)一的平臺上來，快速進行預報產(chǎn)品和預警信號的制作和分發(fā)。如圖5所示。

圖5 天氣預報制作及分發(fā)平臺

1.5 天氣預報質(zhì)量檢驗系統(tǒng) 此天氣預報質(zhì)量檢驗平臺是按照“中短期天氣預報質(zhì)量檢驗辦法（試行）”進行，檢驗內(nèi)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(xiàn)象、最高氣溫、最低氣溫數(shù)據(jù)和天氣現(xiàn)象、降水量和最高、最低氣溫的實況數(shù)據(jù)并存放在數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)質(zhì)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(shù)分別在各自變量中進行累加，在統(tǒng)計程序中按照日、月、季、年統(tǒng)計預報正確、漏報、空報的總次數(shù)，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(zhì)量檢驗模塊可以對任意時間段內(nèi)預報質(zhì)量結果進行查詢。檢驗需要做的工作包括提取預報數(shù)據(jù)，提取實況數(shù)據(jù)，對比評分，生成檢驗結果并輸出產(chǎn)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(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)，包括了評分過程中所有中間數(shù)據(jù)，有每天、每個站次的預報及對應的實況數(shù)據(jù)，預報正確的次數(shù)，預報錯誤的次數(shù)，按站點小計和按地區(qū)總計百分比等，可以方便地核實預報質(zhì)量是否計算正確。

2 阜新天氣預報業(yè)務系統(tǒng)的優(yōu)勢

經(jīng)過系統(tǒng)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(wěn)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(zhì)量檢驗結果月評分的產(chǎn)品輸出時間小于20s。由以上模塊組成的阜新市天氣預報業(yè)務平臺，使預報各項業(yè)務能夠高效、準確、規(guī)范地運行。

3 結語

該系統(tǒng)平臺利用氣象相關知識和軟件開發(fā)技術以及數(shù)據(jù)庫和Visual Basic語言對具體的業(yè)務需求做到了技術實現(xiàn)，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(tǒng)的適應性、擴展性因素，對系統(tǒng)架構進行了精心的設計，明確了系統(tǒng)開發(fā)的主要工作內(nèi)容和目標，根據(jù)實際業(yè)務情況和需求，采用模塊化、動態(tài)菜單式結構，對系統(tǒng)中的業(yè)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。

參與文獻

[1]李瑞萍.關于專業(yè)氣象發(fā)展的幾點思考[J].內(nèi)蒙古氣象，2006（3）：29-30.

[2]吉延艷，雷云，黃繼用，等.貴州省專業(yè)氣象預報系統(tǒng)[J].貴州氣象，2003，27（2）：20-23.

[3]盧娟，唐亞平，陳傳雷.遼寧省專業(yè)氣象服務工作平臺設計與實現(xiàn)[J].氣象與環(huán)境學報，2008，24（4）：36-40.

[4]胡桂杰，王志春，楊軍.赤峰市專業(yè)氣象信息服務系統(tǒng)制作方法[J].內(nèi)蒙古氣象，2003（1）：34-35.

[5]冉桂平，尹承美，梁永禮.濟南市氣象臺專業(yè)預報綜合業(yè)務系統(tǒng)[J].山東氣象，2002，22（1）：41-42.

[6]谷湘潛，李燕，陳勇，等.省地氣象臺精細化天氣預報系統(tǒng)[J].氣象科技，2007，35（2）：166-170.

[7]唐紅昇，濮梅娟，趙凱.災害性天氣實況智能警示系統(tǒng)[J].氣象，2005，31（7）：84-87.

[8]趙凱，徐為根，唐紅昇，等.江蘇省重要天氣監(jiān)測處理系統(tǒng)[J].氣象科學，2005，25（4）：426-431.

[9]張帆.軟件開發(fā)技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[10]楊晶.VB6.0程序設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[11]孫利華，吳煥萍，鄭金偉，等基于Flex的氣象信息網(wǎng)絡發(fā)布平臺設計與實現(xiàn)[J].應用氣象學報，2010，21（6）：754-761.

[12]劉錦泉，傅希德，曾峰.用Web Service 收發(fā)氣象服務小區(qū)廣播信息應用系統(tǒng)[J].氣象科技，2011，39（5）：646-649.

[13]何險峰，蔣麗娟，雷升楷，等公共氣象服務網(wǎng)站數(shù)據(jù)的及時發(fā)布[J].氣象科技，2011，39（4）：483-488.

[14]矯梅燕.現(xiàn)代天氣業(yè)務（上下）[M].北京：氣象出版社，2010：608-609.

[15]柯怡明，王仁喬.湖北省新一代天氣預報業(yè)務流程介紹[A]//天氣預報技術文集（2001）[C].北京：氣象出版社，2001：230-235.

[16]劉瑞芳，楊文峰，李明，等.陜西省中期天氣預報業(yè)務系統(tǒng)[J].陜西氣象，2010（05）：30-33.

[17]孫景蘭，李平，田萬順，等.河南省新一代天氣預報業(yè)務系統(tǒng)[J].氣象，2000，26（10）：56-57.

[18]劉愛鳴，蔡義勇，楊暉，等.福建省氣象臺新一代天氣預報業(yè)務系統(tǒng)[A]//天氣預報技術文集（2000）[C].北京：氣象出版社，2001：116-122.

[19]曹春燕，蘭紅平，等.深圳市氣象臺新一代預報業(yè)務幫助系統(tǒng)[J].廣東氣象，2002，增刊：24-25.

[20]常履福，聶祥，謝明.畢節(jié)地區(qū)氣象臺預報業(yè)務工作平臺設計簡介[J].貴州氣象，2004（02）：26-28.

[21]李大為，隋東，黃振.沈陽天氣預報業(yè)務自動化平臺的開發(fā)研制[J].氣象與環(huán)境學報，2006（02）：69-71.

[22]蘇喜福，康晉偉，楊勇.地市級新天氣預報業(yè)務流程的開發(fā)研究[J].山西氣象，2001（12）：1-14.

[23]王旭仙，武麥鳳，張永紅，等.新一代天氣預報業(yè)務流程管理系統(tǒng)[J].陜西氣象，2003（4）：13-14.

[24]谷湘潛，李燕，陳勇，等.省地氣象臺精細化天氣預報系統(tǒng)[J].氣象科技，2007，35（2）：166-170.

[25]董喜春，臧曉鐘，束建，等.常州市氣象預報業(yè)務工作平臺[J].氣象科技，2008，36（2）：253-256. （責編：張宏民）