區(qū)域自動氣象站資料在商都縣域經(jīng)濟應(yīng)用分析

趙淑芬

內(nèi)蒙古烏蘭察布市商都縣農(nóng)牧業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊

區(qū)域自動氣象站資料在商都縣域經(jīng)濟應(yīng)用分析

趙淑芬

內(nèi)蒙古烏蘭察布市商都縣農(nóng)牧業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊

利用區(qū)域自動氣象站資料，開發(fā)綜合分析平臺，建立商都縣區(qū)短時突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)報及重要行業(yè)、服務(wù)業(yè)的氣象預(yù)報提供新的思路和方法。通過對區(qū)域自動氣象站資料在公路氣象災(zāi)害、農(nóng)作物場火險、中小尺度天氣系統(tǒng)、短時晴雨預(yù)報等方面具體應(yīng)用分析，推動了區(qū)域自動氣象站資料在臺站預(yù)報預(yù)警中應(yīng)用。

區(qū)域自動站 氣象災(zāi)害 預(yù)報 分析

一、引言

氣象站是獲取氣象資料的常規(guī)手段，然而由于常規(guī)氣象站的分布較稀疏，多為按照行政區(qū)域布設(shè)，而且均為定時觀測，時空分布缺陷使得對中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測能力有限，區(qū)域自動氣象站能夠24小時不間斷運行，隨時獲取各種高時空分辨率的氣象數(shù)據(jù)，已成為常規(guī)氣象觀測的有力補充手段[1～4]。商都縣目前已建區(qū)域自動氣象站9個（圖1）,平均站點密度達到30公里×30公里,其中七要素站3個,四要素站6個，主要分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟區(qū)、公路沿線及風(fēng)能平臺等氣象災(zāi)害多發(fā)及影響較大和影響系統(tǒng)主要路徑上。通過對區(qū)域氣象自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示分析，并結(jié)合常規(guī)氣象資料，可有效捕捉影響商都縣中小尺度系統(tǒng)天氣系統(tǒng)，建立短時臨近預(yù)報預(yù)警氣象數(shù)據(jù)指標(biāo)，發(fā)揮區(qū)域自動站資料優(yōu)勢，做好為地方經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。

二、資料及方法

區(qū)域自動氣象站每分鐘采集1次數(shù)據(jù),間隔10分鐘發(fā)報1次。利用商都縣及所轄大庫倫等9個區(qū)域自動氣象站降水、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、相對濕度等資料，通過VB可視化編程平臺內(nèi)嵌surfer腳本[5]，對資料進行綜合分析計算，繪制要素包括氣壓、溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、3小時變壓、24變溫、24小時變壓等氣象要素逐小時圖形。針對不同季節(jié)和不同天氣系統(tǒng)及不同服務(wù)需求，通過建立指標(biāo)，對區(qū)域自動氣象站數(shù)據(jù)設(shè)置指標(biāo)站閥值報警，提醒日常業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖1

三、應(yīng)用分析

1.災(zāi)害性天氣對公路、電力影響

商都縣地處內(nèi)蒙古高原，境內(nèi)海拔平均為1400米。全境地形起伏不平，西高東低，向東南方向傾斜。土壤絕大部分屬栗鈣土，其余為鹽堿土、草甸土、沼澤土、灰褐土。由于地處陰山東西復(fù)雜構(gòu)造帶和大興安嶺新華夏隆起帶的交匯處，所以形成了多樣型的地貌，大體分為緩坡丘陵、淺山丘陵、山間盆地、河谷洼地等。整個地勢由西北向東南逐漸低下，西北多淺山丘陵，地勢較高；中部多丘陵，地勢次之；東南部多灘川、平原，地勢較低。全境淺山丘陵占總面積的64%，灘川平原占總面積的34%。主要山脈有麻黃山、青石腦包山、元寶山、銅頂山、馬鬃山、黃龍洞山、公雞山、大腦包山等。商都縣地處集二線邊緣，集張鐵路、呼海大通道平行橫貫全境。省道集—多、商—張公路成丁字相交，東南經(jīng)張北180公里至張家口市，距北京市380公里。西南75公里至烏蘭察布市與京包鐵路相連，西北經(jīng)縣道商—烏線、商—土線與集二線相連，與208國道相接到二連浩特市約300公里。所有這些構(gòu)成了完整的交通網(wǎng)，從而使商都成為連接?xùn)|北三省、河北、山西、內(nèi)蒙古西部、錫盟、二連以及蒙古國的主要交通要道。商都縣完成呼滿省際通道商都段、208國道支線、商張二級油路、玻璃忽鏡～卯都三級油路、屯墾隊～大庫倫和格化司臺～土牧爾臺小油路、940公里的“村村通”工程。全縣15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實現(xiàn)了光纜傳輸，中國聯(lián)通、中國移動覆蓋全縣90%的區(qū)域；互聯(lián)網(wǎng)遍布城鄉(xiāng)。全縣的調(diào)頻廣播和電視轉(zhuǎn)播覆蓋率均達到了100%；電力供應(yīng)充足，擁有500千伏變電站，220千伏變電站、110千伏變電站各一座，35千伏高壓變電所5座，具備了高中低所有等級的送電網(wǎng)絡(luò)，全縣15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實現(xiàn)村村通電，為發(fā)展地方經(jīng)濟提供了可靠的電力保障。

圖2 區(qū)域自動站近地面風(fēng)流場

圖3 2013年4月21日14時（左）15時（右）區(qū)域自動站氣溫分布

2.草原火險等級預(yù)報預(yù)警

商都縣近年來隨著退耕還牧政策實施，草原面積逐年擴大。預(yù)防火災(zāi)越來越成為農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的重點?；馂?zāi)主要發(fā)生在秋、冬、春季。利用區(qū)域氣象自動站的溫度、濕度、風(fēng)等要素進行火險等級預(yù)報。綜合多年氣象資料分析得出：若當(dāng)日6個自動氣象站溫度較高,均在15℃以上,白天空氣相對濕度在55%以下,日最小相對濕度在40%以內(nèi),有較大的偏南風(fēng),極易發(fā)生火災(zāi),參照其他指標(biāo)，可發(fā)布高火災(zāi)等級預(yù)警。圖3為2013年4月21日14時（左）15時（右）區(qū)域自動站氣溫分布。

3.中小尺度局地天氣系統(tǒng)移動速度、強度

大范圍天氣系統(tǒng)影響商都縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內(nèi)自動站氣象數(shù)據(jù)會按照天氣系統(tǒng)移動方向逐漸發(fā)生變化，具有時空先后的一致性。而發(fā)生局地小尺度天氣系統(tǒng)時，只有小尺度范圍內(nèi)自動站監(jiān)測的溫度、濕度、風(fēng)等要素發(fā)生明顯變化,如10分鐘變溫、變濕、風(fēng)向等以及產(chǎn)生的一些天氣現(xiàn)象,如降雨、降雪、降雹、雷電等,通過分析大范圍環(huán)流背景場導(dǎo)向風(fēng)，結(jié)合上游指標(biāo)站要素的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向的變化超前的特性,來判斷判斷天氣系統(tǒng)的移動速度、強度，及時發(fā)布相關(guān)預(yù)警信息。通過編程實現(xiàn)對區(qū)域自動氣象站數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，對發(fā)生突然變化或者連續(xù)變化較大的情況，系統(tǒng)會自動報警并提示預(yù)報人員加以關(guān)注。圖4為2013年7月30日07時、11時十八頃局地強降雨3小時雨量圖。

4.晴雨及短時臨近預(yù)報預(yù)警

根據(jù)商都氣候特點，可將9個氣象站劃分為三個區(qū)域，西北部區(qū)域4個站，中部區(qū)域3個站，東南部區(qū)域2個站，選擇商都七要素站3個、五要素區(qū)域自動氣象站6個資料作為指標(biāo),用于商都縣短時臨近晴、陰雨天氣預(yù)報。綜合統(tǒng)計分析：當(dāng)06～10時2個西北部指標(biāo)站空氣相對濕度在70%以下或在此3小時內(nèi),空氣相對濕度下降較大的,其他站空氣相對濕度在80%以上,則預(yù)計未來6小時內(nèi),天氣將由陰轉(zhuǎn)晴。若2站空氣相對濕度逐漸減小,顯示水汽抬升，云系遠離,預(yù)示未來天氣將逐漸轉(zhuǎn)好；若空氣相對濕度逐漸上升或相對濕度穩(wěn)定在99%以上,說明云層增厚或相對穩(wěn)定,預(yù)示未來天氣轉(zhuǎn)陰(雨)或維持陰雨天氣。

圖4 2013年7月30日07時（左）11時（右）商都局地強降雨間隔3小時雨量圖

圖5 2013年7月30日十八頃降雨量圖

圖6 十八頃自動站降雨量隨時間變化圖

區(qū)域氣象自動站獲取時間間隔短的特點,10分鐘降水能反映各地的降水強度,并結(jié)合天氣圖、數(shù)據(jù)預(yù)報產(chǎn)品、衛(wèi)星云圖、雷達回波圖的情況分析,可以方便、準(zhǔn)確、及時地進行短時臨近暴雨預(yù)報預(yù)警。

2013年7月30日03時至31日21時，商都縣十八頃、小海子出現(xiàn)短時強對流天氣，平均降雨量50毫米，有一半以上鄉(xiāng)鎮(zhèn)降大雨（見圖5）。通過分析30日14時到20時，十八頃加密自動站的降水量與風(fēng)速隨時間變化圖，可以看出，在降水強度集中的時段17時到20時（圖6），風(fēng)速逐漸增大，風(fēng)向由東北風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)存在明顯氣旋性切變。另外從商都縣的自動站上可以看出（圖略），地面存在明顯的氣旋性切變，存在上升運動，致使本次降水偏多。

四、結(jié)論

隨著區(qū)域自動站建設(shè)和資料穩(wěn)定度的提高，在綜合影響本地大氣環(huán)環(huán)流形勢下,充分利用區(qū)域自動站資料進行訂正和精細化業(yè)務(wù)分析預(yù)報,在提高為當(dāng)?shù)囟虝r臨近預(yù)報預(yù)警的時間精細化和空間精細化提供了可能，經(jīng)過近年來的不斷總結(jié)和對指標(biāo)站選取的檢驗，逐步建立起了綜合多種資料應(yīng)用的預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)，尤其是對中小尺度天氣的把握，取得了一定的效果。

[1]陳磊，沈桐立，徐海明等.地面加密自動站資料同化和數(shù)值模擬[J].氣象科學(xué)，2011,31（1）：24-32.

[2]于愛兵，苗春生，王堅紅.2009年6月河南一次颮線過程的成因分析[J].氣象與減災(zāi)研究，2010，33（1）：31-39.

[3]劉麗麗，呂江津，姚學(xué)祥等.一次天津地區(qū)暴雨過程的中小尺度分析[J].科技信息（科學(xué)教研），2007,15: 151-154.

[4]馮濤，沈新勇，劉英.精細數(shù)值預(yù)報在60周年國慶天氣服務(wù)中應(yīng)用[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2010,33（3）：1-5.

[5]楊曉武，黃興友，徐平.加密自動氣象站實時監(jiān)控與查詢系統(tǒng)[J].氣象科技,2008,36(4):506-509.