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)

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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(qū)域自動站10 min雨量資料轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格資料；用VB與Surfer聯(lián)合編程，實現(xiàn)區(qū)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(xiàn)數(shù)據(jù)，并加載區(qū)域邊界市(縣)底圖數(shù)據(jù)文件；動畫顯示強降水落區(qū)的移動路徑，實現(xiàn)對雷達回波的連續(xù)跟蹤，便于研究強降水落區(qū)與雷達回波之間的對應關系。以此為判據(jù)，再結(jié)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(qū)域自動氣象站地面自動觀測設備。已組建形成了每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)至少有一個觀測站，形成高密度區(qū)域自動氣象站觀測網(wǎng)，實現(xiàn)了氣象多要素的連續(xù)動態(tài)實時監(jiān)測，提高了氣象監(jiān)測的時空精度。如何充分利用好自動氣象站觀測數(shù)據(jù)，成為氣象工作者關注的重點。

新一代雷達觀測信息和區(qū)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(nèi)氣象部門在區(qū)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(yè)務應用中取得了一定效果，提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗。筆者采用VB與Surfer聯(lián)合編程，對咸陽區(qū)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(qū)的移動路徑，實現(xiàn)對雷達回波的連續(xù)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(qū)域自動站出現(xiàn)局地性暴雨天氣過程。根據(jù)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(qū)域自動站和12個國家自動站10 min的雨量觀測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)及格式轉(zhuǎn)換。從地面報表獲取咸陽市120個區(qū)域自動站的站號、站名、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；再從陜西省氣象局信息中心Oracle歷史資料數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)文件庫；利用VB技術把逐分鐘雨量數(shù)據(jù)累加為逐10 min雨量資料入庫；建立Surfer格式文件，即數(shù)據(jù)共三列，第1列、第2列為站點經(jīng)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(tǒng)獲得陜西省各縣邊界地圖經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，從中提取咸陽市12縣邊界數(shù)據(jù)，但因縣界之間閉合點不同，各臨縣之間出現(xiàn)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(jù)縣界數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)重新進行矢量排列，建立新的咸陽市縣界矢量數(shù)據(jù)文件(圖1)；又通過MICAPS系統(tǒng)逐個讀值方式獲取咸陽市邊界數(shù)據(jù)[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(shù)，flag的值為1或0，flag=1時，縣界底圖內(nèi)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(jīng)緯度值[3]。

1.2.3VB應用程序?qū)urfer繪圖功能進行調(diào)用，實現(xiàn)10 min雨量等值線的繪制、填充。首先，對咸陽區(qū)域自動氣象站10 min雨量資料用克里格差值方法將資料內(nèi)插到網(wǎng)格點上，并定義網(wǎng)格的最大、最小經(jīng)緯度，把*.txt文件轉(zhuǎn)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(xiàn)“map：contours屬性”對話框，在“等級”對話框，根據(jù)實際需要選擇線條粗細、疏密、顏色以及是否標注數(shù)值等；在“常規(guī)”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(xiàn)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(xiàn)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(xù)跟蹤(圖2)，分析兩者之間的對應關系，根據(jù)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(chǎn)品

實現(xiàn)了咸陽市共計120區(qū)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(jié)合，自動繪制、填充10 min雨量等值線圖，加載邊界底圖。實現(xiàn)了10 min雨量圖和雷達回波圖的前進、后退、動畫跟蹤功能。發(fā)現(xiàn)10 min雨量在10 mm以上的地區(qū)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(fā)布平臺(圖3)，根據(jù)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(fā)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(wǎng)格差值、Surfer繪圖、疊加邊界地圖、動畫顯示、預警信息產(chǎn)品制作等方法不斷檢驗、修改、完善及重新開發(fā)等，經(jīng)反復測試各項技術指標運行良好、狀態(tài)穩(wěn)定。

經(jīng)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(xù)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(tài)。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(jù)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(fā)布。

4 結(jié)論

(1)利用VB編制交互界面程序的優(yōu)勢和Surfer繪圖功能相結(jié)合，實現(xiàn)區(qū)域自動站雨量資料的數(shù)據(jù)插值、等值線繪圖及根據(jù)降水等級標準實現(xiàn)色彩填充，并疊加了經(jīng)過處理的封閉區(qū)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(chǎn)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(xù)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(tài)。

(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(tǒng)、能量場特征、暴雨指標結(jié)論、上下游聯(lián)動聯(lián)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(xiàn)自動編發(fā)，也可手動改編，自動生成短時臨近預警產(chǎn)品，提高業(yè)務效率。

[1] 張新宜，張端好.利用VB對Surfer軟件二次開發(fā)實現(xiàn)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(jié)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(qū)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