专业预报的研制方法

李仁权 罗恒 罗霄

摘 要：文章利用地面和高空气象要素、T213格点资料、欧洲传真图和日本传真图资料，以及湘西州电业局提供的有关资料，客观综合分析气象要素与电力调度，安全运行和高效决策的关系。运用当今先进的预报技术手段，应用天气学原理和预报经验，分别进行“州内各流域主要水库的降水预报”的研制，“各电力线路上电线结冰预报”的研制、“各线路上雷电预报”的研制、“电力负荷预报”的研制以及“未来7天内有利检修天气预报”的研制，并分别建立各自的预报模型，形成各自独立的预报，对其进行客观、准确预报。

关键词：专业预报 研制方法

中图分类号：P49 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0183-02

将气象信息与电力生产调度、安全运行、高效决策等生产实际紧密结合，并进行综合分析、研究，充分利用当今最新的预报先进技术和专业性强的特点，极大地满足电力生产调度和安全运行的需求，以便高效指挥决策和调度，具体内容为：州内各流域主要水库的降水预报，各电力线路上电线结冰（雨淞）预报，各电力线路上雷电预报，电力负荷预报，变电站未来七天有利于检修天气预报。

1 湘西州内各流域主要水库24小时降水预报和变电站未来七天有利于检修天气预报

将湘西州16个水电站的3年降水资料8县市同时期的降水历史资料进行相关分析，对16个水电站进行落点划分，结果显示落区的划分基本与其所处的自然地理位置的划分相一致。本方法划出4个落区，分别为东、西、南、北部，23个变电站的落点划分方法与此相同，利用天气学原理和预报经验，综合应用数值预报产品、各种指导预报产品及本站气象要素，寻找预报因子。由于冬半年和夏半年在气候、大气环流背景及影响 方面差异很大，因此我们将一年分成两个时段夏半年5～8月，冬半年1～4月和9～12月，分别建立各自的预报因子和预报方程组进行预报。

所采用资料为欧洲中心数值预报、日本降水预报及欧洲在线三大预报产品，欧洲中心预报产品包括：500百帕高空形势预报、850百帕温度预报及地面形势预报、欧洲中心预报产品有格点资料，本方法采用计算机自动读取和判别，日本降水预报包括：Jfufe502、Jfufe503、Jfsas04、Jfsas07、Jfsas09、Jfsas12。由于日本的预报产品和欧洲在线未来6天的预报产品没有格点值，需要人工输入。欧洲中心格点资料我们采用27.5°N～30.0°N、105°E～107.5°E范围内的4个格点资料，预报因子有500百帕24小时变高，850百帕24小时变温、地面24小时变压，日本的降水预报和欧洲在线预报产品通过编码在一个界面上统一输入。本方法的落区预报由日本的数值预报产品来控制，量级预报由日本的降水预报和欧洲在线天气预报及欧洲中心数值预报三者来控制，从而分别建立2组共14个各个落区的冬半年和夏半年预报方程。

其中X（1，1）～X（1，7）为未来1～7天的欧洲中心数值预报产品高空500hPa高度预报24小时变高因子，当4个格点的24小时变高值小于0时，规定X（1，i）=1，否则X（1，i）=0；X（2，1）～X（2，7）为未来1～7天的欧洲中心数值预报产品地面形势预报24小时变压因子，当4个格点的24小时变压值小于1时，规定X（2，i）=1，否则X（2，i）=0；X（3，1）～X（3，7）为未来1～7天的欧洲中心数值预报产品高空850hPa温度预报24小时变温因子，当4个格点的24小时变温小于0时，X（3，i）=1，否则X（3，i）=0；X（4，1）～（4，6）为欧洲在线预报产品未来1～6天的预报因子。

当该产品预报无雨时，规定X（4，i）=0；小雨时，X（4，i）=1；中～大雨时，X（4，i）=2；大～暴雨时，X（4，i）=3。

X（5，1）～X（5，5）为未来1～5天的日本降水预报产品预报因子，当该产品预报无雨时，规定X（5，i）=0；小雨时，X（5，i）=1；中～大雨时，X（5，i）=2；大～暴雨时，X（5，i）=3。

X（6，1）为Jfufe502和Jfufe503预报产品的预报因子，当两者都预报湘西州无雨时 X（6，1）=0，否则X（6，1）=1。

Y（1）～Y（7）表示未来1～7天的预报值，当Y（1）=0或者同时满足Y（1）≤3且X（3，1）= 0且X（4，1）=0时，未来24小时晴天；当Y（1）≤3且X（3，1）=1时则未来24小时多云或有阴天，局部有无降水，则根据Jfufe502和Jfufe503预报产品来定，当Y（1）>3时，湘西州有雨，其量级和落点由Jfufe502和Jfufe503来定；当Y（i）（i=2，3……6）≤3时，湘西州无雨，局部有无降水由日本降水数值预报产品来定，否则湘西州都有雨；当Y（7）≤2时，湘西州有雨，否则无雨。

夏半年（5～8月）由于地面冷空气势力较弱，其预报方程组变为：

其中各因子的意义同冬半年，只是临界值的取值有差别。同时由于5～8月湘西州的强降水较频繁，未来24小时的降水量预报等级及落区预报又增加了2個预报因子，一个是欧洲在线预报产品，一个是日本的数值预报产品Jfufe504，增强了未来24小时的降水量预报能力，夏半年的预报思路及方法均同冬半年。

2 各流域主要水库的中、长期预报

2.1 月预报方法

2.1.1 数值演变列表作湘西州八县市逐月降水量定性和定量预报

该方法以中科院院士曹洪兴86年发表的“数值演变规律研究”为依据，利用湘西州八县市1971—2003年的降水资料制作了以几个代表点为单位，可单独使用，又可相互对比分析。修正的月降水预报，其制作、使用步骤如下。

（1）将某站1971—2003年各月的降水实况值，按省定质量评定标准，把12～2月以四级制分级，3～11月六级分级并制成《各月降水份级标准》。

（2）按上述标准将历史降水资料进行分级列表，即《历年各月份级表》。

（3）矩阵分析。以矩阵转移原理，从纵、横两个方向分别以一步、二步、三步转移机率，并统计各步最大机率，最后将纵向、横向相结合，选取二次中皆为最大或较大机率，确定为预报对象的等级。这一步即为定性的第一步。再由降水量分级表确定各量级的数值，即为定量的预报数值。

2.1.2 八县市各月历史资料降水序列曲线分析

（1）任何事物者都有自己的发展规律，各月降水量也不例外。曲线图法，就是寻找以月为基本时间尺度的降水量随年度的变化规律。比如永顺县十月降水量曲线，连续降三年，第四年一定升的机率是4/4=100%，吉首市11月份降水量连续降二年，第三年升的机率是6/6=100%。

（2）滤波分析图：在曲线序列的基础上，制作一种滤去随机小波的中尺度或大尺度图，可以二年、三年或五年进行迭加平均后制图，这种曲线图规律性比单一的年度尺度图更明显，有时更好用。

2.1.3 常规的统计预报方法

（1）点骤图法；（2）多因子分档相关回归法。

2.2 各电力线路上雷暴预报

2.2.1 所用资料及统计标准

（1）资料：使用湘西州八县市气象站1960—2001年共42年雷暴资料，日界取20～20时（北京时间）；湘西自治州电业局所管辖的湘西州线路，500 hPa欧洲数值预报图，日本502、503传真图，T213物理量资料，本站资料。

（2）分片标准：湘西自治州电业局所管辖线路多达40条，逐线预报不便于研究和预报，而大多数线路相距仅几公里，而发生雷暴天气的天气尺度较电力线路大。根据雷暴天气的尺度特点和线路分布情况，我们把电力线路分为五片，即龙山片，永古片（永顺、古丈），花保片（花垣、保靖），吉首片，凤泸片（凤凰、泸溪）。

（1）龙山片所辖线路31新望线、19杨新线。

（2）永古片所辖线路11凤古线、26古永线、24梅杨线。

（3）花保片所辖线路3碗岩Ⅰ回、4碗岩Ⅱ回、7岩花线、8岩梅线、9岩佳线、10岩毛线、12古梅线、22佳塔线、30佳铁线、21佳花线。

2.2.2 雷暴预报研究

雷暴天气是由于积雨云的影响而成。在春夏两季，南北冷暖。气流经常在我州上空交汇而成云致雨，当云块在大气扰动（如西南低涡等）作用下继续发展，而形成积雨云时，就会产生雷暴天气。雷暴天气的发生，均是在降水天气的条件下发生的，在制作雷暴预报方法时，需考虑降水天气的影响，即考虑未来24小时是否有降水，作为起报条件。其次，雷暴天气与大气不稳定能量有很大一部分来自地面和大气层结的不稳定性，因而把单站要素及物理量指标作为预报雷暴的判别指标。

通過分析研究，我们分别建立了各月雷暴的预报方法其中三月雷暴预报方法为以下几个方面。

（1）起报条件。

日本传真图520、503预报未来24小时有降水。

（2）判别指标。

①本站未来24小时有冷空气影响，14时地面图图冷空气已过兰州或西安。

②吉首、龙山、永顺或古丈、花垣或保靖、泸溪或凤凰14时本站气压24小时变量的绝对值|Δp24|≥4.0。

③吉首、龙山、永顺或古丈、花垣或保靖、泸溪或凤凰14时气温T14≥17.0且水汽压e14≥13.0。

④T213垂直速度850～500之和小于-7，ω850+ω700+ω500<-7。

当a条件达到，则湘西州有雷暴；当b、c、d三条某片达到其中之一，则判定某片未来24小时有雷暴。

3 结论

该文章重在“精”和“专”上下功夫，由于在进行各个专业预报研制时，普遍存在资料不全或资料年代较短这个问题，如湘西州十几座主要水库只能收集到五座水库的资料，电力线路上的雷暴资料空白，电线覆冰资料也不多，加之目前所能用的T213和欧洲等格点预报资料还不能十分精确的预报各要素，这给研制带来了一定的困难，以致尽可能用湘西州各县市的同期气象资料和水库、电力线路现有资料进行相关分析，利用高空和地面气象要素、T213和欧洲格点资料等建立预报方程；使预报结果实现了定点、定线、定时和定量预报程度。“各电力线路上的电线结冰（雨凇）预报”和“州内各流域主要水库的降水预报”预报效果尚可；准确率80%左右，可见，各专业预报的准确率有待于提高。为此，本文的设想和措施就是：（1）将水库和电力线路已有的资料收齐；（2）在没有资料的电力线路沿线每隔40 km建一个自动观测站，积累资料；（3）引进中小尺度数值预报模式—— MM5，加本站要素提高预报能力；（4）在今后使用过程中不断修改完善预报系统以逐步提高其预报准确率。这样才能实现真正意义上的客观，定量，定点和定线。

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