上海精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)進(jìn)展與思考

王海賓 楊引明 范旭亮 儲(chǔ)海

（上海中心氣象臺(tái)，上海 200030）

?

上海精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)進(jìn)展與思考

王海賓 楊引明 范旭亮 儲(chǔ)海

（上海中心氣象臺(tái)，上海 200030）

針對(duì)大城市天氣預(yù)報(bào)服務(wù)和精細(xì)化預(yù)報(bào)需求，借鑒美國(guó)的圖形化格點(diǎn)預(yù)報(bào)編輯器（GFE）和中國(guó)氣象局的氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)（MICAPS），上海市氣象局于2013年研究建成基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）框架的精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，2014年6月正式投入業(yè)務(wù)應(yīng)用。目前，精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)已成為上海市氣象局預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的主要支撐平臺(tái)，系統(tǒng)包括數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品、格點(diǎn)編輯工具庫(kù)和預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器等核心功能模塊，制作發(fā)布短臨、短期格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品，以及基于訂正格點(diǎn)場(chǎng)的圖片和鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、重點(diǎn)功能區(qū)預(yù)報(bào)。主要介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)和業(yè)務(wù)應(yīng)用情況，并對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)分析。

格點(diǎn)預(yù)報(bào)，精細(xì)化預(yù)報(bào)，圖形化編輯，格點(diǎn)編輯，自動(dòng)化

0　引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，用戶不僅對(duì)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率提出了很高的要求，對(duì)預(yù)報(bào)的精細(xì)化程度也提出了愈加迫切的需求。國(guó)外，美國(guó)、澳大利亞等建立了基于圖形預(yù)報(bào)編輯的數(shù)字化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)［1-2］。國(guó)內(nèi)，國(guó)家氣象中心開展了基于格點(diǎn)編輯平臺(tái)的降水定量預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)［3］，廣東省氣象局建立了基于格點(diǎn)交互預(yù)報(bào)系統(tǒng)（GIFT）的數(shù)字化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)［4］。隨著大城市精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的推進(jìn)，鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、重點(diǎn)功能區(qū)、重要交通樞紐等精細(xì)化站點(diǎn)要素預(yù)報(bào)逐步在上海市氣象部門展開，預(yù)報(bào)站點(diǎn)將達(dá)上百個(gè)，預(yù)報(bào)要素包括了天氣現(xiàn)象、風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度、降水量等，預(yù)報(bào)時(shí)段為逐3h或者逐6h，預(yù)報(bào)員的工作量將呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。依賴傳統(tǒng)的預(yù)報(bào)編輯工具，將不可能在有限的時(shí)間內(nèi)完成如此巨大的預(yù)報(bào)訂正工作。因此，開發(fā)以高時(shí)空分辨率數(shù)值模式為基礎(chǔ)的精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，逐步開展圖形化預(yù)報(bào)，就成為天氣預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展的必然需要。

通過(guò)借鑒美國(guó)圖形化格點(diǎn)預(yù)報(bào)編輯器（GFE）［1-2］和中國(guó)氣象局的氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)（MICAPS）［5］設(shè)計(jì)思想，上海市氣象局建立了適合本地需求、基于B/S架構(gòu)的大城市精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類氣象信息綜合處理、高分辨率數(shù)值模式產(chǎn)品接入、基于格點(diǎn)訂正的圖形化預(yù)報(bào)編輯、預(yù)報(bào)產(chǎn)品自動(dòng)生成等功能，極大提高了精細(xì)化預(yù)報(bào)工作效率，在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和科研工作中起到了基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性作用。當(dāng)前，精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)得到上海氣象部門科研人員和預(yù)報(bào)員的初步認(rèn)可，評(píng)價(jià)較好。

本文主要介紹了上海市氣象局這一基于B/S框架的精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，以及精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)進(jìn)展與思考，并提出了進(jìn)一步開發(fā)建設(shè)的思路。

1　格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)總體框架

精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)包括三個(gè)核心功能模塊：數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品、格點(diǎn)編輯工具庫(kù)和預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器（預(yù)報(bào)引擎）。通過(guò)分析表明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的難點(diǎn)在于核心功能模塊的研究和集成。如圖1所示，虛線部分是精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，是上海市氣象局一體化預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)的核心部分。

精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是人機(jī)交互式的圖形化預(yù)報(bào)編輯平臺(tái)。系統(tǒng)引入高分辨率數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品作為初始場(chǎng)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）形成直觀的圖像界面，依賴格點(diǎn)編輯工具對(duì)格點(diǎn)預(yù)報(bào)進(jìn)行圖形化預(yù)報(bào)編輯、訂正，然后通過(guò)預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器生成各種類型的預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品（文本、網(wǎng)頁(yè)、PDF、圖片等）。

圖1　上海一體化預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)功能圖Fig. 1 Overview of the fine gridded forecasting system in Shanghai

1.2基于B/S技術(shù)的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

綜合考慮，系統(tǒng)采用基于B/S三層框架結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層，采用兩個(gè)應(yīng)用服務(wù)器：Web服務(wù)器和格點(diǎn)服務(wù)器?？蛻舳撕透顸c(diǎn)服務(wù)器使用超文本傳送協(xié)議（HTTP協(xié)議）進(jìn)行格點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)值模式庫(kù)和格點(diǎn)預(yù)報(bào)庫(kù)以二進(jìn)制文件（要素、時(shí)次、分辨率）的方式進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索等操作。如圖2所示，WebGIS客戶端發(fā)送請(qǐng)求給應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行編輯訂正算法的調(diào)用，當(dāng)系統(tǒng)服務(wù)完成算法調(diào)用后之后，再將計(jì)算或者反演結(jié)果返回到WebGIS界面進(jìn)行格點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。

圖2　軟件系統(tǒng)分布圖Fig. 2 The software system distribution of fine gridded forecasting

系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)如圖3所示：左邊是格點(diǎn)數(shù)據(jù)管理器，預(yù)報(bào)員可以選擇不同時(shí)次和不同要素，可以引入不同模式的指導(dǎo)產(chǎn)品；上邊為編輯工具欄，可以快速地進(jìn)行區(qū)域選擇、格點(diǎn)場(chǎng)移動(dòng)、編輯、曲線反演和智能工具的調(diào)用等；右邊為基于WebGIS的空間編輯器，可以進(jìn)行圖形編輯和同步顯示格點(diǎn)數(shù)據(jù)的修改。系統(tǒng)集成在上海市氣象局一體化預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)v2.0中，是一體化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的核心功能。

圖3　基于WebGIS技術(shù)的客戶端界面Fig. 3 The client interface based on WebGIS

2　系統(tǒng)主要功能和技術(shù)特征

2.1數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品

精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)必須基于高分辨率的數(shù)值模式格點(diǎn)庫(kù)。上海數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品包括定量降水預(yù)報(bào)（QPF）、快速循環(huán)同化更新系統(tǒng)（STIWARR）、區(qū)域中尺度模式（STI-WARMS）、EC高分辨模式（ECMWF）、日本高分辨模式（JAPAN）和最優(yōu)集成預(yù)報(bào)（OCF）等，預(yù)報(bào)時(shí)效最長(zhǎng)達(dá)7d。其中，0～2h采用基于改進(jìn)后的交叉相關(guān)方法（COTREC）［6-7］建立的定量降水預(yù)報(bào)，分辨率為1km，2～12h應(yīng)用華東區(qū)域快速循環(huán)同化更新系統(tǒng)（STI-WARR），分辨率為3km，12～72h應(yīng)用最優(yōu)集成預(yù)報(bào)（OCF）作為默認(rèn)數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品。上海最優(yōu)集成預(yù)報(bào)使用“遞減平均”、“擇優(yōu)選取”、“要素分類”等技術(shù)對(duì)當(dāng)前主流業(yè)務(wù)數(shù)值模式預(yù)報(bào)進(jìn)行多模式誤差訂正及格點(diǎn)化評(píng)估集成，同時(shí)應(yīng)用缺測(cè)補(bǔ)齊保證運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)華東區(qū)域72h內(nèi)逐3h、5km的無(wú)縫隙客觀精細(xì)化預(yù)報(bào)?；谶\(yùn)行速度原因，數(shù)值模式格點(diǎn)指導(dǎo)產(chǎn)品采用分辨率1～5km，預(yù)報(bào)要素包括最高（低）溫度、溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、天氣現(xiàn)象以及降水量等。

如圖4格點(diǎn)管理器界面和模式切換界面中所示，系統(tǒng)提供選擇基于上一次預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行更新修正，也可以導(dǎo)入數(shù)值模式產(chǎn)品重新編輯訂正，可根據(jù)不同預(yù)報(bào)時(shí)次和要素選擇導(dǎo)入不同的數(shù)值模式產(chǎn)品。另外，在格點(diǎn)管理器中，將默認(rèn)數(shù)據(jù)、上次預(yù)報(bào)結(jié)論、保存數(shù)據(jù)、選中數(shù)據(jù)用不同的顏色進(jìn)行區(qū)別顯示，同時(shí)用不同的字母區(qū)別不同的模式產(chǎn)品，并對(duì)是否完成編輯的狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)注。針對(duì)缺報(bào)格點(diǎn)場(chǎng)，系統(tǒng)可應(yīng)用三次樣條或者拋物線插值方法補(bǔ)齊缺報(bào)時(shí)次，采用字母“s”標(biāo)示。圖形化預(yù)報(bào)編輯需要交互處理的格點(diǎn)數(shù)據(jù)量非常大，為提升運(yùn)行速度，數(shù)值模式格點(diǎn)庫(kù)中統(tǒng)一了模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品格式，建立標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)，并且，在格點(diǎn)管理器中進(jìn)行了數(shù)據(jù)緩存處理。

圖4　數(shù)值模式指導(dǎo)產(chǎn)品應(yīng)用：（a）格點(diǎn)管理器；（b）模式切換Fig. 4 The grid guidance interfaces: （a） grid controller； （b） model switch

2.2格點(diǎn)編輯工具

格點(diǎn)編輯工具是為了對(duì)格點(diǎn)預(yù)報(bào)進(jìn)行圖形化編輯提出的，主要實(shí)現(xiàn)將天氣概念模型應(yīng)用到交互式圖形化預(yù)報(bào)制作中去，并使格點(diǎn)數(shù)據(jù)訂正結(jié)果在WebGIS界面中同步更新。上海精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多種基本編輯工具，包括平滑、過(guò)濾、增減、調(diào)整、插值、平移、區(qū)域操作等，可以通過(guò)圖形編輯的方式，直接編輯預(yù)報(bào)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，圖5是編輯工具應(yīng)用示例。另外，實(shí)現(xiàn)了格點(diǎn)與站點(diǎn)的轉(zhuǎn)換反演及時(shí)空的影響反演計(jì)算，建立了依賴基準(zhǔn)站的曲線訂正反演模型和站點(diǎn)預(yù)報(bào)影響模型，將模型中基準(zhǔn)站點(diǎn)反演到“面”預(yù)報(bào)，同時(shí)面反演和時(shí)間序列反演結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多時(shí)次預(yù)報(bào)快速訂正。系統(tǒng)建立了時(shí)空、天氣要素一致性調(diào)整技術(shù)，避免天氣現(xiàn)象、降水量、云量等不同氣象要素可能出現(xiàn)的預(yù)報(bào)不一致的現(xiàn)象。如下，公式（1）是基準(zhǔn)站反演到“面”預(yù)報(bào)的差值算法，公式（2）是影響時(shí)間序列反演公式：

式中，W0為原始格點(diǎn)值，Wi為影響范圍內(nèi)第i個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)值，D是影響半徑，di是格點(diǎn)到第i個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的距離。

式中，Tmax、Tmin是時(shí)序最高、最低值，MaxT、MinT是修改后最高、最低值，Ti是原始值。

2.3預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器

預(yù)報(bào)產(chǎn)品自動(dòng)生成技術(shù)是預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成的引擎，主要是指預(yù)報(bào)產(chǎn)品的文字和圖形產(chǎn)品自動(dòng)生成技術(shù)，包括確立基礎(chǔ)語(yǔ)法庫(kù)、確立轉(zhuǎn)換規(guī)則庫(kù)、格點(diǎn)預(yù)報(bào)場(chǎng)分析、區(qū)域識(shí)別、天氣統(tǒng)計(jì)分析、轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別（包括時(shí)間點(diǎn)、語(yǔ)言轉(zhuǎn)折、區(qū)域轉(zhuǎn)折判斷）、預(yù)報(bào)輸出等技術(shù)要點(diǎn)?；谧匀徽Z(yǔ)言分析技術(shù)和原理，預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器針對(duì)訂正之后的格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行分析，通過(guò)插值、統(tǒng)計(jì)、推導(dǎo)計(jì)算等生成每個(gè)格點(diǎn)、城鎮(zhèn)或者區(qū)域上的天氣預(yù)報(bào)預(yù)警用語(yǔ)（包括天氣、風(fēng)、降水、溫度及變化趨勢(shì)描述），預(yù)報(bào)內(nèi)容根據(jù)所需的天氣尺度、時(shí)間尺度、空間尺度，按照天氣預(yù)報(bào)用語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)分類，然后生成各種類型預(yù)報(bào)產(chǎn)品（如文本、PDF和圖片等）。

圖5　編輯工具示例（a）閾值過(guò)濾；（b）區(qū)域移動(dòng)；（c）曲線訂正；（d）區(qū)域編輯Fig. 5 Smart tools: （a） threshold filter； （b） drag one region； （c） curve revised； （d） region editor

預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器中，格點(diǎn)向區(qū)域轉(zhuǎn)換時(shí)自動(dòng)生成區(qū)域天氣預(yù)報(bào)的邏輯設(shè)計(jì)較復(fù)雜，其中涉及任意站點(diǎn)和不同區(qū)域的預(yù)報(bào)（站點(diǎn)、區(qū)縣、中心城區(qū)、長(zhǎng)江口區(qū)等），涉及針對(duì)不同用戶的不同預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品（廣播稿、城市積澇、城市交通風(fēng)險(xiǎn)等），針對(duì)不同天氣變化趨勢(shì)用語(yǔ)的各種判別方法等。目前，基于統(tǒng)計(jì)判斷最大可能性的方法，對(duì)預(yù)報(bào)用語(yǔ)自動(dòng)生成技術(shù)進(jìn)行了嘗試，基于格點(diǎn)場(chǎng)能夠自動(dòng)生成短臨預(yù)報(bào)、今明天氣描述、城市積澇等預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

3　業(yè)務(wù)應(yīng)用與問(wèn)題討論

3.1業(yè)務(wù)應(yīng)用情況

精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)于2013年11月在上海中心氣象臺(tái)開始業(yè)務(wù)試驗(yàn)，在2014年6月正式投入業(yè)務(wù)應(yīng)用，制作發(fā)布精細(xì)化格點(diǎn)、站點(diǎn)等預(yù)報(bào)產(chǎn)品。考慮到本地需求，臨近預(yù)報(bào)為0～2h 定量降水預(yù)報(bào)直接發(fā)布，短臨預(yù)報(bào)為2～12h ，一天制作三次（08時(shí)、14時(shí)和20時(shí)），短期預(yù)報(bào)為12～72h ，一天制作兩次（08時(shí)、20時(shí)），分辨率分別為1、3和5km。預(yù)報(bào)要素可以根據(jù)數(shù)值模式格點(diǎn)庫(kù)和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置，滿足智能手機(jī)、城市防災(zāi)和城市交通等各類用戶的精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)需求。同時(shí)，提供了鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的精細(xì)化預(yù)報(bào)，可以訂制任意地點(diǎn)（由經(jīng)、緯度確定）的逐3h精細(xì)化預(yù)報(bào)，可以制作一些衍生產(chǎn)品，如城市積澇風(fēng)險(xiǎn)、體感溫度、舒適度、過(guò)程雨量、極大風(fēng)等。

圖6是格點(diǎn)預(yù)報(bào)生成的精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品示例。其中，圖6a是自動(dòng)生成發(fā)布的鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品示例，可包括各類要素、過(guò)程雨量、累計(jì)雨量、舒適度、極大風(fēng)等；圖6b是自動(dòng)生成的嘉定區(qū)精細(xì)化站點(diǎn)要素預(yù)報(bào)，經(jīng)預(yù)報(bào)員修正后發(fā)布；圖6c和6d是自動(dòng)生成的分區(qū)縣站點(diǎn)要素預(yù)報(bào)和要素預(yù)報(bào)時(shí)序圖?？梢钥闯觯诟顸c(diǎn)訂正的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能夠協(xié)調(diào)各種預(yù)報(bào)產(chǎn)品之間的一致性，豐富產(chǎn)品表現(xiàn)，能夠滿足各類用戶的精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)需求。

3.2業(yè)務(wù)應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題

目前，系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)上海市精細(xì)化預(yù)報(bào)起到了技術(shù)支撐作用。針對(duì)半年多來(lái)的應(yīng)用分析如下：

1）由于采用了B/S框架結(jié)構(gòu)，也在很大程度上增加了軟件開發(fā)難度。尤其在以下三種場(chǎng)景下：大容量格點(diǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)圖形化預(yù)報(bào)編輯結(jié)果需要在WebGIS上同步顯示；格點(diǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)到站點(diǎn)數(shù)據(jù)的解析、反演和計(jì)算實(shí)現(xiàn)；大容量數(shù)據(jù)在瀏覽器/服務(wù)器模式下的保存發(fā)布。

圖6　格點(diǎn)預(yù)報(bào)自動(dòng)生成的精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品（a）3h降水量鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)；（b）站點(diǎn)預(yù)報(bào)；（c）分區(qū)縣站點(diǎn)要素預(yù)報(bào)；（d）精細(xì)化逐時(shí)要素預(yù)報(bào)曲線Fig. 6 Text formatter products: （a） township precipitation forecasts； （b） station forecasts； （c） element forecasts for regions；（d） curve charts of hourly fine forecasts

2）從系統(tǒng)建設(shè)角度，精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的難點(diǎn)在于格點(diǎn)編輯工具庫(kù)和預(yù)報(bào)產(chǎn)品自動(dòng)生成的研究和實(shí)現(xiàn)。編輯工具庫(kù)需在總結(jié)大量預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提煉各個(gè)區(qū)域、各種類型的本地天氣概念模型并加以實(shí)現(xiàn)；預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成器需要設(shè)計(jì)大量的復(fù)雜規(guī)則對(duì)格點(diǎn)預(yù)報(bào)場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算、解析，模擬預(yù)報(bào)員用語(yǔ)生成針對(duì)不同用戶的不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

3）基于格點(diǎn)編輯的精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作與目前站點(diǎn)預(yù)報(bào)制作流程及預(yù)報(bào)思路有較大差異，對(duì)預(yù)報(bào)員提出了全新的挑戰(zhàn)，預(yù)報(bào)員需要熟悉預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)積累、預(yù)報(bào)思路建立、業(yè)務(wù)流程調(diào)整、制作方式改變等，在應(yīng)用開始階段會(huì)遇到很大的阻力。另外，格點(diǎn)預(yù)報(bào)編輯的推出是一項(xiàng)重大業(yè)務(wù)流程調(diào)整，需與國(guó)家級(jí)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)做好銜接。

4）檢驗(yàn)系統(tǒng)方面。通過(guò)半年的業(yè)務(wù)應(yīng)用表明，目前對(duì)高時(shí)空分辨率數(shù)值模式的檢驗(yàn)方法單一，缺失較為完整地進(jìn)行圖形化預(yù)報(bào)編輯的檢驗(yàn)體系。格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行模式選擇和圖形化編輯依賴于格點(diǎn)場(chǎng)的檢驗(yàn)分析。檢驗(yàn)系統(tǒng)需對(duì)各個(gè)數(shù)值模式、主觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品都能夠及時(shí)檢驗(yàn)，并進(jìn)行多模式對(duì)比分析，為預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)人員確定采用哪個(gè)模式、及時(shí)訂正模式產(chǎn)品、調(diào)整預(yù)報(bào)思路提供技術(shù)支撐。

進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用后，系統(tǒng)能夠提高天氣預(yù)報(bào)科技含量和精細(xì)化水平，滿足各類用戶對(duì)氣象服務(wù)的個(gè)性化需求，為上海市的精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展提供一個(gè)較好的方案。

4　小結(jié)

經(jīng)過(guò)半年多的業(yè)務(wù)應(yīng)用，目前格點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)得到上海氣象部門科研人員和預(yù)報(bào)員的初步認(rèn)可。綜合起來(lái)，上海的格點(diǎn)化預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1）預(yù)報(bào)產(chǎn)品豐富，預(yù)報(bào)站點(diǎn)增加數(shù)倍，能夠基本實(shí)現(xiàn)大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)需求；2）預(yù)報(bào)員由大部分時(shí)間編輯、校正、發(fā)布預(yù)報(bào)產(chǎn)品轉(zhuǎn)為需大部分時(shí)間進(jìn)行格點(diǎn)編輯；3）基于WebGIS構(gòu)架設(shè)計(jì)，管理維護(hù)簡(jiǎn)單，能夠有效地保護(hù)數(shù)據(jù)平臺(tái)和管理訪問(wèn)權(quán)限，能夠進(jìn)行格點(diǎn)預(yù)報(bào)編輯并在WebGIS界面中同步更新；4）從預(yù)報(bào)制作流程方面，基于格點(diǎn)編輯的精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作，可使預(yù)報(bào)員將精力放在天氣概念模型的研究和格點(diǎn)預(yù)報(bào)編輯上去。

在進(jìn)一步的開發(fā)中，需要在系統(tǒng)性能、數(shù)值預(yù)報(bào)模式、編輯工具箱以及檢驗(yàn)系統(tǒng)等方面持續(xù)改進(jìn)，需不斷提高預(yù)報(bào)產(chǎn)品自動(dòng)生成技術(shù)，擴(kuò)大格點(diǎn)預(yù)報(bào)應(yīng)用范圍，減少預(yù)報(bào)員進(jìn)行“二次修改編輯”。另外，需要基于格點(diǎn)預(yù)報(bào)庫(kù)探索更精細(xì)化的影響預(yù)報(bào)應(yīng)用，如城市積澇防災(zāi)和中小河流洪水災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警等。

［1］NOAA ESRL. Graphical Forecast Editor Information Generation Section. ［Online］Available： http：//esrl.noaa.gov/gsd/eds/gfesuite/（2016/06/28）.

［2］王海賓， 楊引明， 漆梁波， 等. 澳大利亞氣象局圖形預(yù)報(bào)編輯器（GFE）介紹及分析. 大氣科學(xué)研究與應(yīng)用， 2012（1）：109-116.

［3］中國(guó)氣象局國(guó)家氣象中心. FUSE系統(tǒng)完成格點(diǎn)化功能升級(jí)并面向全國(guó)氣象部門發(fā)布. ［Online］Available： http：//www.nmc.gov.cn/ cms/article.php？articleId=84 （2014/09/05）.

［4］楊群娜， 吳乃庚. 廣東數(shù)字網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)正式投入使用. 中國(guó)氣象報(bào)， 2012/12/02.

［5］李月安， 曹莉， 高嵩， 等. MICAPS預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)現(xiàn)狀與發(fā)展. 氣象，2010， 36（7）： 50-55.

［6］Li L， Schmid W， Joss J. Nowcasting of motion and growth of precipitation with radar over a complex orography. J Appl Meteor，1995， 34： 1286-1300.

［7］陳雷， 戴建華， 陶嵐. 一種改進(jìn)后的交叉相關(guān)法（COTREC）在降水臨近預(yù)報(bào)中的應(yīng)用. 熱帶氣象學(xué)報(bào)， 2009， 25（1）： 117-122.

Development of Fine Gridded Weather Forecasting System in Shanghai

Wang Haibin， Yang Yinming， Fan Xuliang， Chu Hai
（Shanghai Meteorological Center， Shanghai 200030）

To satisfy weather forecast for the Shanghai metropolitan services and fine forecasting business needs， a fine grid forecasting system was built in 2013 based on the B/S frame and learning from the NOAA GFE system and CMA MICAPS system， and has been put into the offcial forecasting operation since June 2014. The fne gridded forecasting system consists of three core modules: guidance， smart tools and text formatter. Currently， it has become a major platform of weather forecasting business in Shanghai Meteorological Bureau. The routine gridded forecasting products are released in hourly for 0～12 hours，in every 3-hour for 12～72 hours， and for townships towns， some important functional areas， and revised in time. This paper introduces the progress of the system construction and forecast business applications， then analyzes related issues in the routine operation.

gridded forecasts， fne forecasting， graphical editing， gridded editing， automatically

10.3969/j.issn.2095-1973.2016.04.002

2014年7月23日；

2014年9月18日

王海賓（1979—），Email: haibin_803@163.com

資助信息： 上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科研計(jì)劃項(xiàng)目（14231202400）；中國(guó)氣象局關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng)目（CMAGJ2015M22）