能見度級(jí)數(shù)的編程統(tǒng)計(jì)與grads圖形顯示

摘 要：根據(jù)氣象資料分析處理業(yè)務(wù)需求，我單位需對(duì)全省各氣象臺(tái)站上傳的A文件數(shù)據(jù)中的各類氣象要素進(jìn)行分析、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)各類觀測要素值。文章通過對(duì)A文件中的能見度觀測值進(jìn)行編程統(tǒng)計(jì)出各個(gè)時(shí)次的能見度級(jí)數(shù)、并將所得數(shù)據(jù)通過grads軟件繪制出色斑圖供相關(guān)業(yè)務(wù)人員查詢、分析。文章通過對(duì)能見度概念、觀測時(shí)次、能見度級(jí)數(shù)規(guī)定等業(yè)務(wù)需求的詳細(xì)分析，介紹了能見度級(jí)數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)總體采用Visual Basic語言結(jié)合批處理腳本完成整個(gè)能見度級(jí)數(shù)統(tǒng)計(jì)工作，并根據(jù)vb程序統(tǒng)計(jì)出的能見度級(jí)數(shù)數(shù)據(jù)由grads軟件繪制全省能見度色斑圖形顯示，目前能見度級(jí)數(shù)色斑圖已能正常運(yùn)行，供相關(guān)業(yè)務(wù)單位查看、分析。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也為氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：能見度；grads；研究分析

1 地面氣象觀測能見度的概念

地面氣象資料中觀測的能見度一般指有效水平能見度，屬人工目測項(xiàng)目。有效水平能見度是指四周視野中二分之一以上的范圍能看到的目標(biāo)物的最大水平距離。

白天能見度是指視力正常（對(duì)比感閾為0.05）的人，在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)的目標(biāo)物（黑色、大小適度）的最大水平距離，實(shí)際上也是氣象光學(xué)視程。

夜間能見度是指：（1）指假定總體照明增加到正常白天水平，適當(dāng)大小的黑色目標(biāo)物能被看到和辨認(rèn)出的最大水平距離。（2）中等強(qiáng)度的發(fā)光體能被看到和識(shí)別的最大水平距離。

2 能見度觀測時(shí)間的規(guī)定

國家基準(zhǔn)氣候站24小時(shí)逐時(shí)觀測。全省4個(gè)。

國家基本氣象站4次觀測，觀測時(shí)間為：2時(shí)、8時(shí)、14時(shí)、20時(shí)。全省23個(gè)。

國家一般氣象站3次觀測，觀測時(shí)間為：8時(shí)、14時(shí)、20時(shí)。全省82個(gè)。

3 能見度級(jí)數(shù)分級(jí)規(guī)定

氣象資料月統(tǒng)計(jì)中能見度分為五個(gè)等級(jí)，分別為：0.0-0.9千米為5級(jí)，1.0-1.9千米是4級(jí)，2.0-3.9千米為3級(jí)，4.0-9.9千米為2級(jí)，≥10.0千米為1級(jí)，1級(jí)天的能見度為最好，可視距離最遠(yuǎn)。

4 能見度級(jí)數(shù)統(tǒng)計(jì)方法

4.1 能見度平均級(jí)數(shù)分為4種：08時(shí)能見度平均級(jí)數(shù)、14時(shí)能見度平均級(jí)數(shù)、20時(shí)能見度平均級(jí)數(shù)、月平均能見度級(jí)數(shù)。

各時(shí)次能見度平均級(jí)數(shù)計(jì)算方法是根據(jù)全月某個(gè)時(shí)次的每個(gè)級(jí)數(shù)的統(tǒng)計(jì)次數(shù)來計(jì)算的。如：某站2008年1月08時(shí)3級(jí)能見度天氣全月出現(xiàn)8次，2級(jí)能見度天氣全月出現(xiàn)12次，1級(jí)能見度天氣全月出現(xiàn)11次，計(jì)算方法如下：（3*8+2*12+1*11）/（8+12+11）=1.90（保留兩位小數(shù)），該值為某站3月8時(shí)的能見度平均級(jí)數(shù)。將全省109站能見度級(jí)數(shù)描繪成色斑圖如圖1所示。

通過圖1色斑圖可以直觀的看出2008年3月份08時(shí)山西省南部地區(qū)能見度平均級(jí)數(shù)相對(duì)偏高。

月能見度平均級(jí)數(shù)計(jì)算方法是根據(jù)全月08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)三個(gè)時(shí)次每個(gè)級(jí)別出現(xiàn)的次數(shù)來計(jì)算。例如：某站2008年2月5級(jí)天全月3個(gè)時(shí)次共出現(xiàn)2次，3級(jí)天出現(xiàn)11次，2級(jí)天出現(xiàn)24次，1級(jí)天出現(xiàn)56次，計(jì)算方法如下：（2*5+11*3+24*2+56*1）/（2+11+24+56）=1.58（保留兩位小數(shù)），該值為某站1月月能見度平均級(jí)數(shù)。將全省109個(gè)站的級(jí)數(shù)算出繪制grads圖。如圖2所示。

4.2 能見度≥10.0千米的月總次數(shù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算方法是根據(jù)全月08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)三個(gè)時(shí)次出現(xiàn)的能見度≥10.0千米的次數(shù)的總和。例如：某站1月5級(jí)天全月3個(gè)時(shí)次共出現(xiàn)2次，3級(jí)天出現(xiàn)11次，2級(jí)天出現(xiàn)24次，1級(jí)天出現(xiàn)56次，則該站2008年1月1級(jí)能見度次數(shù)為56次。將全省109站1級(jí)天次數(shù)算出繪制grads圖。如圖3所示。

通過圖3 grads繪制出的色斑圖可以看出山西省中北部1級(jí)天出現(xiàn)的次數(shù)比較多。中南部能見度為1級(jí)天的次數(shù)較少，相對(duì)污染嚴(yán)重。

5 能見度編程統(tǒng)計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1 能見度級(jí)數(shù)的統(tǒng)計(jì)編程設(shè)計(jì)

能見度級(jí)數(shù)的統(tǒng)計(jì)采用Visual Basic語言編程完成各個(gè)時(shí)次級(jí)數(shù)的統(tǒng)計(jì)，界面簡單直觀、便于業(yè)務(wù)人員操作。操作界面如圖所示。

圖4 能見度統(tǒng)計(jì)程序界面

程序具體實(shí)現(xiàn)過程：運(yùn)行程序打開一個(gè)A文件，例如打開A53486-200811.TXT這個(gè)文本文件，在這個(gè)A文件中包含了各類氣象觀測要素值，首先找出表示能見度的要素值，這里需要說明的是不同的觀測站能見度觀測時(shí)間有所不同，國家基準(zhǔn)站觀測數(shù)據(jù)為24個(gè)觀測值，全天24小時(shí)均有觀測數(shù)據(jù)值，國家基本氣象站觀測數(shù)據(jù)為4個(gè)觀測值，分別是02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)四個(gè)觀測數(shù)據(jù)值，國家一般站觀測數(shù)據(jù)為3個(gè)觀測值，分別是08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)三個(gè)觀測值。程序首先對(duì)不同的觀測站進(jìn)行不同的編程操作讀取相關(guān)時(shí)次的數(shù)據(jù)信息，例如在國家基本站的A文件中“VA”字母開頭的數(shù)據(jù)段表示能見度觀測值，一個(gè)A文件中列出了該站一個(gè)月中每日24小時(shí)觀測要素值。國家基準(zhǔn)站的A文件中“V0”字母開頭的數(shù)據(jù)表示能見度觀測值，對(duì)應(yīng)的觀測數(shù)據(jù)值為每日四次觀測數(shù)據(jù)，國家一般站的A文件中“VA”字母開頭的數(shù)據(jù)表示能見度觀測值，對(duì)應(yīng)的觀測數(shù)據(jù)值為每日三次觀測數(shù)據(jù)。程序首先把能見度觀測數(shù)據(jù)摘出，再根據(jù)能見度級(jí)數(shù)計(jì)算要求把相應(yīng)時(shí)次觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行公式計(jì)算求出相應(yīng)的能見度級(jí)數(shù)數(shù)據(jù)值。

5.2 能見度級(jí)數(shù)grads圖形實(shí)現(xiàn)

根據(jù)vb程序得出的能見度級(jí)數(shù)數(shù)據(jù)值進(jìn)行編制grads圖形的繪制程序。

在山西省地圖上根據(jù)全省各觀測臺(tái)站站點(diǎn)的經(jīng)緯度進(jìn)行對(duì)各臺(tái)站位置的定位，運(yùn)行g(shù)rads軟件，根據(jù)程序計(jì)算出的能見度觀測數(shù)據(jù)值對(duì)相應(yīng)站點(diǎn)進(jìn)行顏色的填充。

具體實(shí)現(xiàn)過程：中心服務(wù)器172.18.72.39下安裝了grads繪圖軟件，服務(wù)器文件目錄中定時(shí)存放了各臺(tái)站相應(yīng)時(shí)次數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)化grads圖形程序是在Ms-Dos下編制的批處理文件，例如在grads軟件中繪制全省每月平均能見度模塊批處理程序代碼如下：

#-----選取文件名---

copy d：＼report＼年月日.txt d：＼sxgrads＼data＼rain.ch

#-----設(shè)置標(biāo)題-----

echo 'set string 1 c 5 360' >d：＼sxgrads＼data＼title.dat

echo 'draw string 4.0 10.0 %5-%4-%1， Average Visibility per Month' >>d：＼sxgrads＼data＼title.dat

#-----設(shè)置顏色-----

echo 'set ccols 0 9 14 4 11 5 13 3 10 7 12 8 2 6' >d：＼sxgrads＼data＼yanse.dat

#-----輸出圖象的路徑-----

echo 'printim d：/report/gif/vv%5%4%1.gif x600 y800 white ' >d：＼sxgrads＼data＼show.dat

#-----設(shè)置色標(biāo)等值線的間隔-----

echo 'set clevs 1 1.03 1.06 1.09 1.12 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2 ' >d：＼sxgrads＼data＼jiange.dat

#-----進(jìn)入GRADS-----

d：＼sxgrads＼change＼tograds d：＼sxgrads＼data＼rain.ch d：＼sxgrads＼data＼rain.dat

c：＼pcgrads＼win32＼stnmap -i d：＼sxgrads＼ctl＼rain.ctl

c：

cd ＼program files

cd xmanager1.3.9

xmanager.exe

exit

以上程序是在山西省地圖底圖上設(shè)置標(biāo)題、設(shè)置每一段等值線間隔分別選用什么顏色、輸出圖形路徑。

根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化grads圖形文件，轉(zhuǎn)化grads圖形程序在服務(wù)器D：＼sxgrads＼bat＼能見度運(yùn)行.bat。例如：要得出2013年每月08時(shí)月能見度級(jí)數(shù)，需編輯能見度運(yùn)行.bat 程序中的時(shí)間參數(shù)：for % % i in （01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12）do V2.bat 2013 % %i 08，此段參數(shù)表示循環(huán)2013年1-12月每日08時(shí)的能見度級(jí)數(shù)數(shù)據(jù)，% % i參數(shù)表示月份。最終grads圖形效果如圖1-圖3顯示。

目前該程序運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)輸出結(jié)果為資料分析處理人員提供了直觀的圖形參考依據(jù)，隨著資料處理技術(shù)的逐步發(fā)展，系統(tǒng)也將隨著氣象業(yè)務(wù)的需要逐步完善改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2]中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司.地面氣象電碼手冊(cè)[M].北京：氣象出版社，1999.

作者簡介：樊瑋（1981-），女，山西太原人，工程師，電子科技大學(xué)，理學(xué)碩士。