T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)吉林市霧凇的預(yù)報(bào)指標(biāo)

梁鳳霞等

摘要 利用吉林市旅游局提供的霧凇實(shí)況資料，人工觀測(cè)站吉林和北大壺的相對(duì)濕度資料以及中國(guó)氣象局下發(fā)的T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中的物理量資料，即1 000 hPa與925 hPa的相對(duì)濕度、2 m溫度、1 000 hPa與850 hPa的溫度和10 m風(fēng)速，對(duì)吉林市霧凇預(yù)報(bào)進(jìn)行研究，得到T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中各物理量對(duì)霧凇預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞 霧凇；T639數(shù)值預(yù)報(bào)；吉林吉林

中圖分類號(hào) P456 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）14-0243-02

1 資料使用及霧凇標(biāo)準(zhǔn)

1.1 霧凇實(shí)況資料

由吉林市旅游局提供的2009年1月至2013年2月霧凇實(shí)況資料，該資料由旅游局相關(guān)人員在每年冬季霧凇多發(fā)期實(shí)地觀測(cè)得到。觀測(cè)資料中把霧凇分為“好”“一般”“無”3個(gè)等級(jí)，該等級(jí)是由旅游局制定的。2009年1月至2013年2月，旅游局共提供309 d的霧凇實(shí)況數(shù)據(jù)，詳細(xì)分級(jí)情況如圖1所示。

1.2 氣象要素實(shí)況資料

相對(duì)濕度資料用人工觀測(cè)站吉林（站號(hào)：54172）和北大壺（站號(hào)：54175）資料，時(shí)間段是從2009年1月至2013年2月。

1.3 T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品

使用由中國(guó)氣象局下發(fā)的T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中的以下4個(gè)要素：1 000 hPa與925 hPa的相對(duì)濕度、2 m溫度、1 000 hPa與850 hPa的溫度和10 m風(fēng)速。其中，T639數(shù)值預(yù)報(bào)資料的時(shí)間是2009年1月至2013年2月。

2 數(shù)值預(yù)報(bào)物理量要素的選取及數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的讀取

2.1 數(shù)值預(yù)報(bào)中物理量的選取

由于霧凇是發(fā)生在近地面層的現(xiàn)象，因此根據(jù)霧凇的形成機(jī)理和吉林市氣象臺(tái)多年積累的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)以及參考大量文獻(xiàn)，最終確定4個(gè)近地面層的要素作為影響霧凇是否出現(xiàn)的因素，這4個(gè)條件分別為水汽條件、溫度條件、風(fēng)速條件、垂直方向溫度差條件。對(duì)應(yīng)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中的物理量，水汽條件用1 000 hPa（吉林）和925 hPa（北大壺）相對(duì)濕度表示，氣溫用2 m溫度代替，風(fēng)速用10 m風(fēng)速代替，垂直方向溫度差用1 000 hPa與850 hPa溫度差表示。

2.2 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中各物理量數(shù)據(jù)的讀取方法

T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中，1 000 hPa與925 hPa的相對(duì)濕度、2 m溫度和1 000 hPa與850 hPa的溫度都是micaps第4類數(shù)據(jù)，因此要將格點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為站點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用雙線性插值法讀取數(shù)據(jù)，而10 m風(fēng)速是micaps第3類數(shù)據(jù)，采用反距離平方差值法讀取數(shù)據(jù)。

3 統(tǒng)計(jì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中各物理量要素閾值時(shí)需要說明的問題

3.1 統(tǒng)計(jì)閾值

需要統(tǒng)計(jì)閾值的物理量包括4個(gè)，分別是1 000 hPa與925 hPa相對(duì)濕度、2 m溫度、T1000-850和10 m風(fēng)速。統(tǒng)計(jì)物理量閾值時(shí)，對(duì)某一物理量來說，按吉林（54172）和北大壺（54175）2站分別統(tǒng)計(jì)；對(duì)某一站點(diǎn)來說，分24 h和48 h逐一統(tǒng)計(jì)。閾值分“有”和“無”之間的閾值，在有霧凇出現(xiàn)時(shí)，分“好”和“一般”之間的閾值。

3.2 不同站點(diǎn)相對(duì)濕度預(yù)報(bào)

吉林（54172）位于北緯43°46′48″，東經(jīng)126°31′12″，臺(tái)站海拔高度198.8 m，北大壺（54175）位于北緯43°15′00″，東經(jīng)126°22′12″，海拔高度537.0 m。由于2站點(diǎn)海拔高度不同，因此2個(gè)站點(diǎn)采用不同等壓面上的相對(duì)濕度，吉林站用1 000 hPa等壓面上的相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值，北大壺站點(diǎn)用925 hPa等壓面上的相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值。

3.3 相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值訂正

吉林市地理環(huán)境比較特殊，其位于長(zhǎng)白山向松遼平原的過渡地帶，城區(qū)坐落于開闊平坦的松花江河谷盆地，周圍被峰巒起伏連綿不斷的低山丘陵所環(huán)繞，松花江穿城而過，江水冬季不封凍，從吉林市區(qū)溯松花江而上15 km是豐滿水電站，冬季江水通過水輪機(jī)組出口流出的水仍有4 ℃，松花江從豐滿電站大壩到吉林市區(qū)的下游出現(xiàn)了70 km的不封凍的松花江江面，不封凍的江面源源不斷地蒸發(fā)水汽，在這局部地區(qū)形成了獨(dú)特的小氣候，是形成吉林霧凇的關(guān)鍵條件[1]。并且根據(jù)平時(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的對(duì)比發(fā)現(xiàn)：T639產(chǎn)品中的相對(duì)濕度與實(shí)況相比差距較大。因此，在分析數(shù)值預(yù)報(bào)中水汽條件即相對(duì)濕度時(shí)，要根據(jù)相對(duì)濕度實(shí)況對(duì)相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值進(jìn)行訂正。

訂正相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值時(shí)，采用最小二乘法。

設(shè)經(jīng)驗(yàn)公式為Y=AX+B，X為數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的預(yù)報(bào)值，Y為相對(duì)應(yīng)的實(shí)況值。X取X1，X2，X3……Xn時(shí)，Y等于Y1，Y2，Y3……Yn，n為樣本數(shù)。

利用最小二乘法得到：M=[Yi-（AXi+B）]2

求A和B的值，使M值最小，即將問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)M=M（A，B）在哪些點(diǎn)取得最小值問題。

X1，X2，X3……Xn以及Y1，Y2，Y3……Yn是已知的，樣本數(shù)n也已知，所以A和B可求[2-3]。

4 統(tǒng)計(jì)T639產(chǎn)品中各物理量閾值

4.1 相對(duì)濕度閾值分析

（1）考慮到霧凇是在夜間形成，而且都是天亮以前就已經(jīng)形成，并且旅游局每天都是6：30左右給我們提供霧凇實(shí)況，因此對(duì)于各因子，我們均選用數(shù)值預(yù)報(bào)物理量產(chǎn)品20：00—5：00這一段的預(yù)報(bào)場(chǎng)資料。對(duì)于相對(duì)濕度，我們把夜間的相對(duì)濕度平均值作為預(yù)報(bào)因子，先求出20：00—5：00的預(yù)報(bào)場(chǎng)的平均值，把這個(gè)平均值作為數(shù)值預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)值。下文提到的相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值就是指這個(gè)相對(duì)濕度的平均值。

（2）考慮到相對(duì)濕度這個(gè)物理量的月變化，采取分月份訂正的方法。于是我們將相對(duì)濕度預(yù)報(bào)值與實(shí)況值按月分類，分別訂正。吉林和北大壺2站的相對(duì)濕度經(jīng)驗(yàn)公式分別如表1、2所示。endprint