陜西省短時臨近智能預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)簡介

胡啟元，姚 靜，王 楠

(陜西省氣象臺，西安 710014)

陜西位于青藏高原東北側(cè)，地理條件復(fù)雜，縱貫3個氣候帶(北亞熱帶氣候、暖溫帶氣候和中溫帶氣候)，氣象災(zāi)害尤其是短時強(qiáng)降水、冰雹、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣造成的經(jīng)濟(jì)損失約占全省GDP的1%～3%，是突發(fā)性、災(zāi)害性天氣頻發(fā)的省份之一，而陜西現(xiàn)有短時臨近業(yè)務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足突發(fā)強(qiáng)對流天氣精細(xì)化預(yù)報服務(wù)制作發(fā)布需求。根據(jù)中國氣象局《現(xiàn)代氣象預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展計劃(2016—2020年)》[1]和陜西省氣象局“十三五”規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)，陜西急需發(fā)展建設(shè)一套智能化、集約化、精細(xì)化的短時臨近智能預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)。目前國外許多氣象部門都已建立了強(qiáng)對流天氣短時臨近預(yù)報系統(tǒng)[2]，如美國航空風(fēng)暴預(yù)報系統(tǒng)(CoSPA)、美國預(yù)警決策信息綜合應(yīng)用支撐系統(tǒng)(WDSS-Ⅱ)、奧地利融合預(yù)報綜合分析系統(tǒng)(INCA)、澳大利亞短期集合預(yù)報系統(tǒng)(STEPS)等，而國內(nèi)氣象部門也開展研發(fā)了本地定量降水預(yù)報和強(qiáng)對流概率預(yù)報[3-4]，如北京市氣象局快速更新同化循環(huán)預(yù)報系統(tǒng)(BJ-RUC)和多尺度快速更新分析預(yù)報系統(tǒng)(RMAPS)、深圳市氣象局臨近預(yù)報決策支持平臺(PONDS)、江蘇省氣象局中尺度WRF模式(Jiangsu-WRF)、上海市氣象局快速循環(huán)同化系統(tǒng)(RUC)等。與上述各短臨系統(tǒng)相比較，陜西省短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)還存在一定差距，主要表現(xiàn)在缺乏支撐全省短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)環(huán)境和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，沒有充分應(yīng)用雷達(dá)、衛(wèi)星、閃電等新型資料，缺乏雷達(dá)產(chǎn)品質(zhì)量控制、雷達(dá)定量降水估測(QPE)、定量降水預(yù)報(QPF)等關(guān)鍵技術(shù)等，只有部分學(xué)者根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求而開展的業(yè)務(wù)化技術(shù)研究，如李成偉等人為解決雷達(dá)超閾值報警問題研究開發(fā)的天氣雷達(dá)電話語音報警系統(tǒng)[5]，周義兵等人研究開發(fā)的基于雷達(dá)基數(shù)據(jù)的回波自動報警[6],以及田靜等人開發(fā)的氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)用以解決信息快速溝通問題[7]等。為了解決需求和不足問題，陜西省短臨預(yù)報技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊建設(shè)完成了陜西短時臨近智能預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)(簡稱“NIFS短臨系統(tǒng)”)，本文介紹NIFS短臨系統(tǒng)的功能組成，并重點(diǎn)介紹針對省、市、縣三級預(yù)警工作研發(fā)的暴雨客觀預(yù)警技術(shù)，為探索適用于陜西的短臨預(yù)報技術(shù)提供一定幫助。

1 NIFS短臨系統(tǒng)總體設(shè)計

NIFS短臨系統(tǒng)以陜西分鐘級智能網(wǎng)格降水?dāng)?shù)據(jù)環(huán)境為基礎(chǔ)，研發(fā)客觀預(yù)報產(chǎn)品和檢驗產(chǎn)品，為全省短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐，系統(tǒng)主體由短臨預(yù)報數(shù)據(jù)環(huán)境、預(yù)報技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)和前端展示與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)3部分組成，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 陜西短時臨近智能預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

短臨預(yù)報數(shù)據(jù)環(huán)境即短時臨近預(yù)報基礎(chǔ)數(shù)據(jù)環(huán)境，是以CIMISS為基礎(chǔ)搭建臨近數(shù)據(jù)存儲環(huán)境，能夠采集及存儲常用觀測資料、雷達(dá)衛(wèi)星資料、歐洲中心(EC)等高分辨率數(shù)值模式產(chǎn)品、陜西智能網(wǎng)格預(yù)報以及其他信息等數(shù)據(jù)，制訂出各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品的訪問標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)省、市、縣三級共用的訪問接口，系統(tǒng)內(nèi)部通過共用訪問接口在各模塊之間交換數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)接口向各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)開放，各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口訪問臨近預(yù)報數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了安全、便捷的數(shù)據(jù)共享機(jī)制。

預(yù)報技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)由分鐘級降水及外推預(yù)報研究、強(qiáng)對流天氣自動分類識別技術(shù)研究、強(qiáng)對流概率預(yù)報研究、短臨產(chǎn)品檢驗系統(tǒng)以及暴雨智能預(yù)警技術(shù)研究組成。(1)分鐘級降水預(yù)報研究 通過對降水進(jìn)行分類統(tǒng)計，研究陜西省動態(tài)Z-I關(guān)系，實現(xiàn)雷達(dá)QPE數(shù)據(jù)實時生成，并結(jié)合光流法外推技術(shù)，實現(xiàn)分鐘降水外推預(yù)報。(2)強(qiáng)對流天氣自動分類識別技術(shù)研究 通過統(tǒng)計冰雹、短時強(qiáng)降水等歷史個例數(shù)據(jù)，分類整理并對天氣過程建模，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，研究基于圖像識別的短時強(qiáng)降水、冰雹自動分類識別技術(shù)，并給出自動識別客觀產(chǎn)品。(3)強(qiáng)對流概率預(yù)報研究 在分析強(qiáng)對流天氣歷史個例和中尺度數(shù)值模式產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，遴選配料指標(biāo)并進(jìn)行權(quán)重優(yōu)配，研究各類強(qiáng)對流天氣分類概率預(yù)報。(4)短臨產(chǎn)品檢驗系統(tǒng) 采用FSS點(diǎn)對面檢驗技術(shù)，對NIFS短臨系統(tǒng)主客觀產(chǎn)品進(jìn)行定量統(tǒng)計檢驗。(5)暴雨智能預(yù)警技術(shù)研究 采用實況、預(yù)報動態(tài)融合方法與GIS動態(tài)更新空間分析技術(shù)，實現(xiàn)暴雨預(yù)警信號省、市、縣三級客觀預(yù)報產(chǎn)品滾動更新生成，本文將重點(diǎn)介紹該技術(shù)研究方法。

前端展示與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)即NIFS短臨系統(tǒng)前臺顯示網(wǎng)站，能夠?qū)⒂深A(yù)報技術(shù)及研發(fā)系統(tǒng)生成的各類客觀預(yù)報產(chǎn)品以圖像、聲音、文本等方式提供給各級預(yù)報人員使用。該系統(tǒng)包括綜合監(jiān)測、智能報警、預(yù)報分析、預(yù)報制作、產(chǎn)品共享、中試平臺、值班日志、智能管理等8個模塊，具有報警、會商、產(chǎn)品制作、多種資料疊加滾動顯示、預(yù)報產(chǎn)品實時檢驗等功能，為全省短臨預(yù)報業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐。

2 NIFS短臨系統(tǒng)功能介紹

2.1 綜合監(jiān)測模塊

綜合監(jiān)測功能主要實現(xiàn)了對陜西境內(nèi)以及警戒區(qū)(省界外延50 km內(nèi))和監(jiān)視區(qū)(警戒區(qū)界外延50 km內(nèi))發(fā)生的各類災(zāi)害性天氣實時監(jiān)測顯示、閾值識別、統(tǒng)計分析等。災(zāi)害性天氣包括短時強(qiáng)降水、暴雨、冰雹、大風(fēng)、雷暴等。以綜合圖的方式將最近已經(jīng)發(fā)生的所有災(zāi)害性天氣在一個頁面中顯示，實現(xiàn)各站點(diǎn)氣象要素包括空間分布、時間曲線、極值統(tǒng)計、閾值統(tǒng)計等在內(nèi)的多類統(tǒng)計數(shù)據(jù)綜合顯示。

該模塊提供分區(qū)域顯示功能，對溫度、降水以及重要天氣等監(jiān)測要素通過WebGis技術(shù)實現(xiàn)分市、縣顯示，同時實現(xiàn)省、市、縣不同范圍的監(jiān)測、統(tǒng)計功能。如省氣象臺使用全省數(shù)據(jù)統(tǒng)計，市氣象臺使用本市數(shù)據(jù)統(tǒng)計、縣氣象臺統(tǒng)計分析本縣數(shù)據(jù)。另一方面系統(tǒng)根據(jù)省、市、縣各地災(zāi)害種類信息，提供各區(qū)域內(nèi)聲音、動態(tài)小圖標(biāo)、彈出小窗口顯示等功能，對區(qū)域內(nèi)災(zāi)害天氣的加強(qiáng)、減弱給出聲音、文字等提示。

2.2 智能報警模塊

智能報警模塊分為實況資料智能報警、預(yù)報產(chǎn)品智能報警和預(yù)警信號顯示。實況資料智能報警根據(jù)自動站觀測(雨量、風(fēng)速)、閃電定位、雷達(dá)、衛(wèi)星資料以及短時強(qiáng)降水、冰雹自動識別數(shù)據(jù)等建立監(jiān)測閾值庫，當(dāng)實況出現(xiàn)超過閾值數(shù)據(jù)時或者某類識別產(chǎn)品時，系統(tǒng)實時自動報警(聲音、圖像等多種方式)，報警信息會通過短信或者電話提醒值班人員。另一方面智能報警模塊利用分鐘級降水預(yù)報產(chǎn)品與短時強(qiáng)降水、冰雹客觀識別產(chǎn)品以及外推預(yù)報產(chǎn)品等數(shù)據(jù)，對可達(dá)到強(qiáng)降水閾值或?qū)⒊霈F(xiàn)冰雹等天氣的地區(qū)進(jìn)行智能報警，提示業(yè)務(wù)人員發(fā)布各種級別的預(yù)警信號。

2.3 預(yù)報分析模塊

預(yù)報分析模塊分為臨近分析與短時分析兩個功能，分別針對短時臨近預(yù)報和對流性天氣預(yù)報設(shè)計分析模塊，為短臨預(yù)報員進(jìn)行中尺度天氣分析提供有力的技術(shù)支撐。預(yù)報分析模塊具備人機(jī)交互功能，使預(yù)報員能夠根據(jù)自己的工作習(xí)慣快速調(diào)用不同的觀測及模式產(chǎn)品，分析預(yù)報對流性天氣落區(qū)。

臨近分析功能基于地面觀測資料、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品、雙偏振雷達(dá)產(chǎn)品、風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品、風(fēng)云衛(wèi)星資料等四類數(shù)據(jù)產(chǎn)品，幫助預(yù)報員進(jìn)行多源資料的實況分析。多普勒雷達(dá)產(chǎn)品包括短臨攻關(guān)團(tuán)隊研發(fā)的三維拼圖、組合反射率因子、液態(tài)含水量、回波頂高、外推風(fēng)場產(chǎn)品以及冰雹、短時強(qiáng)降水分類識別數(shù)據(jù)。雙偏振雷達(dá)產(chǎn)品包括部署在銅川和咸陽的兩部雙偏振雷達(dá)的強(qiáng)天氣概率、冰雹潛勢預(yù)測、粒子識別等資料。風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品為西安涇河站垂直方向上逐6分鐘不同高度的風(fēng)力風(fēng)向數(shù)據(jù)。短時分析功能為業(yè)務(wù)人員提供WARMS、RMAPS、EC細(xì)網(wǎng)格、GRAPS-3 km、GRAPS-MESO等5種數(shù)值模式產(chǎn)品，智能選取各種模式中最大的強(qiáng)對流參數(shù)進(jìn)行顯示，幫助預(yù)報員對當(dāng)日的強(qiáng)對流潛勢做出分析和預(yù)判。

2.4 預(yù)報制作模塊

預(yù)報制作模塊包括預(yù)警、預(yù)警信號、短時短臨預(yù)報和中尺度系統(tǒng)分析制作功能。該模塊提供各種交互工具。預(yù)報員能夠以分鐘級降水預(yù)報等客觀預(yù)報產(chǎn)品為基礎(chǔ)，繪制災(zāi)害性天氣落區(qū)，自動生成文字產(chǎn)品，快捷上傳發(fā)布預(yù)報；同時能夠?qū)ο嚓P(guān)市縣進(jìn)行提示，相關(guān)市縣接到提示后點(diǎn)擊確認(rèn)，然后根據(jù)需要制作本地預(yù)報。當(dāng)省、市、縣任何一級已經(jīng)對相關(guān)預(yù)報做過處理，則會在另外兩級的系統(tǒng)上顯示“已處理”圖標(biāo)，實現(xiàn)省、市、縣三級預(yù)報產(chǎn)品互動交流，并且預(yù)報員在該模塊中的任何相關(guān)操作都能夠自動被系統(tǒng)記錄留痕。

2.5 產(chǎn)品共享模塊

產(chǎn)品共享模塊包含了預(yù)警共享、預(yù)警響應(yīng)、預(yù)警統(tǒng)計、歷史預(yù)警查詢等功能。預(yù)警共享功能能夠幫助省、市、縣三級業(yè)務(wù)人員方便切換查看各級單位已發(fā)布的預(yù)警信號。預(yù)警響應(yīng)功能主要用于下級預(yù)報單位對上級指導(dǎo)與發(fā)布的預(yù)警信號信息第一時間進(jìn)行響應(yīng)確認(rèn)，具體響應(yīng)機(jī)制為當(dāng)上級指導(dǎo)發(fā)布之后，系統(tǒng)立即發(fā)送短信給預(yù)警落區(qū)內(nèi)的下級用戶，如果下級用戶在兩分鐘之后未點(diǎn)擊確認(rèn)收到，系統(tǒng)將進(jìn)一步進(jìn)行電話語音提醒，實現(xiàn)了上下級用戶聯(lián)動響應(yīng)，最大限度發(fā)揮數(shù)字通信優(yōu)勢、減少人力勞動，提高短臨監(jiān)測預(yù)警時效性。預(yù)警統(tǒng)計和歷史預(yù)警查詢功能是用來統(tǒng)計通過NIFS短臨系統(tǒng)發(fā)布的各類預(yù)警信號的數(shù)量和期數(shù)，方便預(yù)報員查閱具體預(yù)警內(nèi)容，并針對各類匯報材料所需歷史預(yù)警信息進(jìn)行快速查找整理。

2.6 中試平臺模塊

中試平臺模塊利用8種不同的算法來研究陜西不同地區(qū)的雷達(dá)回波強(qiáng)度與降水強(qiáng)度(Z-I)關(guān)系，包括固定分級、固定不分級、動態(tài)分級、動態(tài)不分級、卡爾曼固定分級、卡爾曼固定不分級、降水多項式、機(jī)器學(xué)習(xí)法，分別進(jìn)行外推得到分鐘降水預(yù)報，外推時效為2 h，時間分辨率為6 min，空間分辨率是1 km×1 km，其中降水多項式算法經(jīng)過多次過程檢驗效果最好。該模塊研究得出的分鐘級降水預(yù)報填補(bǔ)了陜西省在短時臨近定量降水預(yù)報研究領(lǐng)域的空白，為進(jìn)一步研究0～2 h短臨預(yù)報技術(shù)工作初步奠定了基礎(chǔ)。目前分鐘級降水預(yù)報產(chǎn)品已在陜西省氣象服務(wù)中心研發(fā)的 “陜西氣象”APP上應(yīng)用，向用戶提供定點(diǎn)定量的降水預(yù)報，方便公眾出行。

2.7 智能管理模塊

智能管理模塊主要具有創(chuàng)建賬戶及用戶管理功能，實現(xiàn)全省包括省、市、縣預(yù)報人員崗位身份管理，明確預(yù)報業(yè)務(wù)人員的崗位、所在地市、所在單位及相關(guān)權(quán)限。管理人員和業(yè)務(wù)人員根據(jù)不同的權(quán)限進(jìn)入不同的模塊，其在智能業(yè)務(wù)系統(tǒng)上的所有本地操作都將編入值班日志。另一方面該模塊支持配置包括預(yù)警信號、短臨預(yù)報、中尺度預(yù)報等在內(nèi)的產(chǎn)品模板，以及各類產(chǎn)品對外服務(wù)路徑，方便預(yù)報人員根據(jù)本地預(yù)報產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行本地化應(yīng)用。

3 系統(tǒng)特色技術(shù)介紹

為進(jìn)一步提高暴雨預(yù)警信號發(fā)布的及時性及客觀性，NIFS短臨系統(tǒng)增加基于實況資料、0～3 h分鐘級降水預(yù)報和2～12 h智能網(wǎng)格產(chǎn)品的暴雨預(yù)警信號智能報警功能。該功能將降水實況資料與格點(diǎn)預(yù)報產(chǎn)品進(jìn)行動態(tài)融合，根據(jù)暴雨預(yù)警信號發(fā)布規(guī)則，實現(xiàn)省、市、縣三級暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報產(chǎn)品滾動更新生成，方便預(yù)報員快速反應(yīng)、制作并發(fā)布預(yù)報產(chǎn)品，切實提高短臨預(yù)報預(yù)警時效性。

3.1 暴雨預(yù)警信號智能報警業(yè)務(wù)流程

暴雨預(yù)警信號智能報警業(yè)務(wù)流程如圖2所示，主要分為五個部分：降水實況資料和預(yù)報產(chǎn)品的采集和選取、實況和預(yù)報動態(tài)融合生成融合格點(diǎn)預(yù)報、判斷達(dá)到智能報警級別的地區(qū)當(dāng)前預(yù)警發(fā)布狀態(tài)、實時更新顯示暴雨預(yù)警信號客觀產(chǎn)品落區(qū)和訂正發(fā)布暴雨預(yù)警信號文字產(chǎn)品。具體流程如圖2。

Ts指已發(fā)布的預(yù)警信號級別，Ty指暴雨預(yù)警客觀產(chǎn)品級別。圖2 暴雨預(yù)警信號客觀產(chǎn)品生成流程

步驟一 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理后臺程序采集過去12 h降水實況資料和未來0～12 h降水預(yù)報產(chǎn)品。降水實況資料包括中國氣象局下發(fā)的實況格點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)(時間分辨率1 h)，以及由氣象觀測站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)成的格點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)(時間分辨率10 min)。降水預(yù)報產(chǎn)品包括預(yù)報時效0～3 h的分鐘級降水預(yù)報(時間分辨率6 min)，以及預(yù)報時效3～12 h的智能格點(diǎn)降水預(yù)報(時間分辨率1 h)。由于動態(tài)融合數(shù)據(jù)處理程序所需要的實況與預(yù)報資料時間分辨率為10 min，因此將上述實況和預(yù)報產(chǎn)品統(tǒng)一在后臺處理為時間分辨率為10 min的數(shù)據(jù)進(jìn)行使用。

步驟二 將采集和處理完成的降水實況和預(yù)報產(chǎn)品，每10 min通過動態(tài)融合技術(shù)生成0～12 h融合降水量格點(diǎn)產(chǎn)品，系統(tǒng)按照融合降水量與預(yù)警信號級別對應(yīng)關(guān)系(表1)，對所有格點(diǎn)進(jìn)行預(yù)警信號級別判斷，得出暴雨預(yù)警信號客觀格點(diǎn)預(yù)報產(chǎn)品，該產(chǎn)品中格點(diǎn)數(shù)據(jù)表示該格點(diǎn)所處的預(yù)警信號級別(如無級別或藍(lán)、黃、橙、紅色預(yù)警信號級別)。

表1 融合降水量與預(yù)警信號級別對應(yīng)表

步驟三 系統(tǒng)每10 min更新省、市、縣三級暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報產(chǎn)品，分別以紅、橙、黃、藍(lán)四個級別在網(wǎng)頁表格和GIS地圖上顯示預(yù)警信號客觀落區(qū)。

步驟四 當(dāng)生成暴雨預(yù)警信號客觀格點(diǎn)預(yù)報產(chǎn)品之后，系統(tǒng)結(jié)合產(chǎn)品共享模塊中實時預(yù)警狀態(tài)信息，對達(dá)到藍(lán)色以上預(yù)警信號級別的格點(diǎn)所在地區(qū)進(jìn)行預(yù)警狀態(tài)判斷，判斷該地區(qū)是否處在預(yù)警中或無預(yù)警狀態(tài)：①若該地區(qū)處在無預(yù)警狀態(tài)，則提醒用戶需發(fā)布暴雨預(yù)警信號，并提供暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報產(chǎn)品作為模板供用戶在模板上進(jìn)行訂正及發(fā)布；②若該地區(qū)已處于預(yù)警中，則判斷已發(fā)預(yù)警等級高低，若低于暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報產(chǎn)品等級，則提醒用戶需升級發(fā)布更高一級的暴雨預(yù)警信號產(chǎn)品。同時系統(tǒng)每10 min進(jìn)行暴雨預(yù)警信號智能報警提示。

步驟五 在暴雨預(yù)警信號客觀格點(diǎn)預(yù)報產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，用戶可以選擇直接按照暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報進(jìn)行發(fā)布，也可以選擇對客觀預(yù)報產(chǎn)品落區(qū)進(jìn)行訂正修改后發(fā)布：①若用戶直接按照客觀落區(qū)產(chǎn)品進(jìn)行發(fā)布，系統(tǒng)直接生成以暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報為預(yù)警內(nèi)容的預(yù)警信號產(chǎn)品，用戶可直接保存發(fā)布；②若用戶需要對暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報訂正修改，則可以在GIS地圖顯示的暴雨預(yù)警信號客觀預(yù)報產(chǎn)品落區(qū)上，利用交互工具訂正，訂正后保存發(fā)布。

3.2 實況與預(yù)報產(chǎn)品動態(tài)融合技術(shù)

主要介紹3.1步驟二中提到的實況與預(yù)報產(chǎn)品的動態(tài)融合技術(shù)。在實況數(shù)據(jù)和預(yù)報數(shù)據(jù)完整的情況下，將格點(diǎn)實況與格點(diǎn)預(yù)報數(shù)據(jù)按照不同融合規(guī)則實時計算融合降水量。由于0～3 h和3～12 h預(yù)報時段分別采用了逐10 min更新的分鐘級降水格點(diǎn)預(yù)報和逐小時更新的智能網(wǎng)格降水預(yù)報，因此針對0～3 h和3～12 h兩個預(yù)報時段采用不同的動態(tài)融合規(guī)則，生成不同更新頻率的融合降水產(chǎn)品。具體融合規(guī)則如下。

(1)0～3 h預(yù)報時段，每10 min進(jìn)行實況與分鐘級降水預(yù)報動態(tài)融合，更新生成融合降水產(chǎn)品。融合規(guī)則為：①判斷某格點(diǎn)在未來mmin是否達(dá)到紅色或橙色預(yù)警信號，采用的融合公式為Xm=R180-m+Pm，m=10，20，…，180 min，Xm指該格點(diǎn)未來mmin內(nèi)的累計融合降水量，R180-m表示該格點(diǎn)過去180-mmin累計實況降水量，Pm表示該格點(diǎn)未來mmin內(nèi)的累計預(yù)報降水量；②判斷某格點(diǎn)在未來mmin是否達(dá)到黃色預(yù)警信號，采用的融合公式為Xm=R360-m+Pm，m=10，20，…，180 min，Xm指該格點(diǎn)未來mmin內(nèi)的累計融合降水量，R360-m表示該格點(diǎn)過去360-mmin累計實況降水量，Pm表示該格點(diǎn)未來mmin內(nèi)的累計預(yù)報降水量；③判斷某格點(diǎn)在未來mmin是否達(dá)到藍(lán)色預(yù)警信號，采用的融合公式為Xm=R720-m+Pm，m=10，20，…，120 min，Xm指該格點(diǎn)未來mmin內(nèi)的累計融合降水量，R720-m表示該格點(diǎn)過去720-mmin累計實況降水量，Pm表示該格點(diǎn)未來mmin內(nèi)的累計預(yù)報降水量。

(2)3～12 h預(yù)報時段，每1 h進(jìn)行實況與智能網(wǎng)格預(yù)報動態(tài)融合，更新生成融合降水產(chǎn)品，該預(yù)報時段內(nèi)不判斷紅色和橙色預(yù)警信號。融合規(guī)則為：①判斷某格點(diǎn)在未來nh是否達(dá)到黃色預(yù)警信號，采用的融合公式為Xn=R6-n+Pn，n=3,4,5,6 h，Xn指該格點(diǎn)未來nh內(nèi)的累計融合降水量，R6-n表示該格點(diǎn)過去6-nh累計實況降水量，Pn表示該格點(diǎn)未來nh內(nèi)的累計預(yù)報降水量；②判斷某格點(diǎn)在未來nh是否達(dá)到藍(lán)色預(yù)警信號，采用的融合公式為Xn=R12-n+Pn，n=3、4、5、…、12 h，Xn指未來該格點(diǎn)當(dāng)前時刻到未來nh內(nèi)的累計融合降水量，R12-n表示該格點(diǎn)過去12-nh累計實況降水量，Pn表示該格點(diǎn)未來nh內(nèi)的累計預(yù)報降水量。

3.3 預(yù)警信號智能報警規(guī)則

在得出融合降水量以及對應(yīng)的預(yù)警信號級別情況下，系統(tǒng)將按照以下規(guī)則執(zhí)行智能報警提示(預(yù)警推薦)，并在表格或GIS地圖上顯示。

(1)紅色預(yù)警信號智能報警提醒規(guī)則：①對于縣級氣象局，當(dāng)轄區(qū)內(nèi)1個區(qū)域站融合降水量達(dá)到紅色預(yù)警信號級別時，向該縣級氣象局業(yè)務(wù)人員報警并建議發(fā)布紅色預(yù)警信號；②對于市級氣象臺，當(dāng)其轄區(qū)內(nèi)1個縣區(qū)達(dá)到紅色預(yù)警信號級別時，向該市臺報警并建議發(fā)布紅色預(yù)警信號；③對于省氣象臺，當(dāng)其轄區(qū)內(nèi)1個地市達(dá)到紅色預(yù)警信號級別時，向省臺報警并建議發(fā)布紅色預(yù)警信號。

(2)橙、黃、藍(lán)色預(yù)警信號智能報警提醒規(guī)則：①對于縣級氣象局，當(dāng)轄區(qū)內(nèi)1個區(qū)域站融合降水量達(dá)到橙、黃、藍(lán)色預(yù)警信號級別時，向該縣級氣象局業(yè)務(wù)人員報警并建議發(fā)布相應(yīng)預(yù)警信號；②對于市級氣象臺，當(dāng)其轄區(qū)內(nèi)2個縣區(qū)達(dá)到橙、黃、藍(lán)色預(yù)警信號級別時，向該市臺報警并建議發(fā)布對應(yīng)預(yù)警信號；③對于省氣象臺，當(dāng)其轄區(qū)內(nèi)2個地市達(dá)到橙、黃、藍(lán)色預(yù)警信號級別時，向省臺報警并建議發(fā)布對應(yīng)預(yù)警信號。

4 總結(jié)

(1)本文從NIFS短臨系統(tǒng)總體設(shè)計、常用功能和特色技術(shù)等方面，介紹了NIFS短臨系統(tǒng)的特點(diǎn)和定位。系統(tǒng)綜合監(jiān)測模塊實現(xiàn)了對強(qiáng)對流等災(zāi)害性天氣的實時監(jiān)測，使省、市、縣值班人員能夠全方位掌握短時強(qiáng)降水、冰雹、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣動態(tài)，從而做出更準(zhǔn)確的判斷。智能報警模塊能夠根據(jù)閾值對監(jiān)測范圍內(nèi)強(qiáng)天氣進(jìn)行報警，有效提醒值班員關(guān)注強(qiáng)對流天氣。預(yù)報分析模塊具備人機(jī)交互功能，使預(yù)報員能夠根據(jù)自身的工作習(xí)慣、快速調(diào)用不同的觀測及模式產(chǎn)品，對強(qiáng)天氣落區(qū)進(jìn)行分析預(yù)報。產(chǎn)品制作模塊用來制作發(fā)布各類預(yù)警信號和短臨產(chǎn)品，確保省、市、縣三級預(yù)報預(yù)警信息“在線監(jiān)控，在線顯示，在線管理”，實現(xiàn)一鍵式、多渠道、靶向式發(fā)布，確保信息發(fā)布準(zhǔn)確且有針對性，使預(yù)警時間大大提前。

(2)2018年5月1日開始NIFS短臨系統(tǒng)在陜西11個地市和全部縣區(qū)氣象局進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用，在NIFS短臨系統(tǒng)支撐下各級氣象部門的強(qiáng)對流天氣監(jiān)測預(yù)警能力、氣象風(fēng)險預(yù)報預(yù)警能力得到顯著增強(qiáng)，交通氣象、旅游氣象、電力氣象、能源氣象、林業(yè)氣象和人影氣象等領(lǐng)域服務(wù)水平得到大幅度提高。全省各級氣象部門充分應(yīng)用NIFS短臨系統(tǒng)分鐘級降水預(yù)報產(chǎn)品，實現(xiàn)了對點(diǎn)、面的精細(xì)化氣象服務(wù)，為第三屆絲博會開幕式入城儀式、“西安農(nóng)民節(jié)”、第二屆“西商大會”、“漢江龍舟節(jié)”、“農(nóng)科城馬拉松賽”、第二十五屆農(nóng)高會、國慶及中秋假日等旅游活動等提供高精度支撐產(chǎn)品，受到社會各界好評。未來NIFS短臨系統(tǒng)將不斷根據(jù)各方反饋和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行更新和完善，進(jìn)一步推進(jìn)全省短臨預(yù)報集約和預(yù)警技術(shù)發(fā)展，保證陜西氣象業(yè)務(wù)高效率、高效益地發(fā)展。