阜新天气预报业务平台的制作与应用

舒海燕 赵振宇 赵威 陶倩 陈艺萌 杨晓彤

摘  要：随着现代化软件、硬件产品的不断更新，气象内网的天气预报数值预报产品的不断增加和改进，本地需发布的天气预报服务产品也不断增加，同时研究出适于本地的各种天气的预报方法。为了便于预报值班员工作，需集成大量实况资料、气象内网的天气预报数值预报产品、本地的预报方法，并把需发布的天气预报文件通过软件编写程序实现自动化提出数据，自动化计算，自动化翻译，结合本地预报方法自动化预报，自动化编写预报内容。该文主要阐述了阜新天气预报业务系统的制作与应用情况。

关键词：天气预报;业务平台;制作;应用;阜新市

中图分类号 P451 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）01-94-04

现在的天气预报业务基本上是依靠大量的实况数据分析，多种数值预报产品指导，再利用本地预报方法及预报员个人经验结合起来完成的。天气预报的报文编码和天气预报服务产品，需要按照不同的单位和部门的需求，编写不同形式的天气预报内容，在规定的时间发送到指定地点。这在预报人员少，信息量大、工作任务多，时间紧的情况下，就需要一个自动化的预报业务系统来协助完成。该系统的完成与应用对做好天气预报工作，提高预报准确率起到了非常重要的作用。

1 阜新天气预报业务系统简介

阜新天气预报业务系统是由自动站实况数据查询系统、数值预报产品的数据提取与分析调用系统、本地预报方法的自动化制作系统、天气预报制作及分发系统和天气预报质量检验系统5个部分组成。本系统以气象内网为依托，应用现代通信技术、访问技术及数据库管理技术，采用C/S架构，以Visual Basic 6.0和Microsoft .NET Framework4.0为编程开发语言的综合业务系统。

1.1 自动站实况数据查询系统 本子系统采用SQL Server数据库和Aceess数据库作为基础的信息查询库，以Visual Basic 6.0为开发语言的实况数据查询系统。图1是加密自动站实况的资料查询系统，每个站点在阜新地图上有准确的位置，在站点名称旁显示即时实况数据、对最高温度和最低温度采用不同的颜色，风向风速采用标准的气象图标，能够自动统计显示全区站点的最高气温、最高气温的平均值、最低气温、最低气温的平均值、最大降水量、最小降水量、平均降水量，使整个程序界面简捷、直观、实用性强，对外服务效果显著。除此之外，还可以对阜新境内的所有站点的加密自动站实况降水量、最高温度、最低温度、最大风速及平均风速进行日数据和时数据的统计和查询。为了能够方便预报员系统分析本地区降水的规律，还添加了降水量等值线和等值面的功能;同时为了保障自动站能够正常运行，还添加了实时监控的功能，以便出现问题及时发现及时维修。图2为国家基本站的自动站查询统计系统，对1h1次的风向、风速、降水量、温度、水汽压、相对湿度、露点温度、本站气压、地面温度、5cm地温、10cm地温、20cm地温、能见度、总云量进行显示，能够自动计算出每日的最低气温、最高气温、平均气温、平均湿度、平均气压、总降水量，并对每日的温度、风速、气压进行时序图式的显示，把即时风向、风速、温度、湿度、气压、降水量用仪器计数方式图形化显示，使界面清晰、查询和分析更加直观、方便。

图1 加密自动站查询与监控系统

图2 国家基本站的自动站查询统计系统

1.2 数值预报产品的数据提取与分析系统 本子系统是用Visual Basic 6.0语言进行编程，程序首先是筛选出CMAcast广播的资料经过dataCMACAST1.9软件处理得到需要的数值预报产品的网格点数据，根据天气预报的制作时间和预报时段要求对所需时次进行筛选，再从数值预报产品中提取本地站点的网格点数据，进行计算、对比统计，重点是对数值预报产品关键数据的统计和计算，最后结合本地不同天气形势场下的重要天气的预报指标进行对比分析，方便预报员做出预报结论，特别是对灾害性天气和转折性天气有很大帮助。图3为阜新暴雨天气的重要指标及程序自动提取并计算出的本地格点数据。

图3 阜新暴雨天气指标及数值预报的本地格点数据

本子系统还专门对天气在线和国家局指导预报的最高与最低温度预报结果与实况进行了绘图对比，可以随时对比本月及以前任何时候的温度预报及实况情况，使对比结果更加直观，方便预报员参考本图用外延法并结合数值预报产品，准确做出温度预报，利用此图预报员还可以对数值预报产品的进行检验，使检验分析工作更加简单、明了、快捷，如图4所示。

图4 阜新县数值预报与实况温度对比

1.3 本地预报方法的自动化制作系统 经过多年的研究，制作出了适合本地的灾害性天气预报方法的程序系统，该子系统主要是用Visual Basic 6.0开发语言进行编写程序，本地化预报制作系统有阜新春秋季暴雨预报、阜新冰雹预报、阜新暴雪预报、阜新大雾预报、阜新大风预报、阜新暴雨预报、阜新寒潮预报和阜新温度预报。

下面以阜新冰雹预报平台为例说明，此平台分为冰雹短期潜势预报（预报时限为24h预报）、冰雹短时预报（预报时限为12h）和冰雹临近预报（预报时限为1h）。预报流程为：先选择是否符合的4个形势场（高空冷涡型、高空冷槽型、横槽型及西北气流型），如果符合则选中此形，再选择是否符合次日08时环境场关键区的3个条件（①144～50°N，115～123°E为Ⅰ关键区，表示500hPa冷涡条件;②40～45°N，115～125°E为Ⅱ关键区，表示850hPa槽前暖平流条件;③40～50°N，115～125°E为Ⅲ关键区，表示地面冷锋或副冷锋条件），符合条件的则被选中，程序继续进行判断是否符合降雹的要求，若符合条件则程序对本地站点数据提取，代入线性回归方程计算所得值，并与降雹临界值对比，当所得值大于等于降雹临界值则预报明日有冰雹发生;当计算结果小于降雹临界值时，预报明日无冰雹发生。其它预报方法有雷同之处不再赘述。

1.4 天气预报制作及分发系统 由于气象事业的快速发展，服务产品不断增加，新旧产品更换频繁，预报工作平台需要不断地修改程序代码。为了适应现代快速发展的步伐，此系统首先把系统菜单和树形结构都做成了开放式的文件配置形式，平台增加、删除和修改项目都不必再修改程序代码，只需修改配置文件即可完成任务。

此子系统主要是以Microsoft .NET Framework 4.0为框架和开发语言，其功能为：（1）对本地制作的城镇报报文进行复制，再根据报文编码进行翻译，翻译成文字产品的天气预报内容，根据规范自动制作成符合各种不同要求的天气文字产品;（2）建立了各种“预警”的文件格式库，当需要发布气象预警时，预先调入文件模板，根据此格式简单改写一些要素即可;（3）具有决策服务材料生成功能，根据需求装载了各种不同格式的服务材料模板.能够快速生成规范化的决策服务材料，满足不同决策服务群体的需要;（4）提供了自动保存和自动发送和自动发传真的功能;（5）对业务中各项规定进行整合：将降水量等级、风力等级、天气现象代码、气象灾害预警信号的发布标准和防御指南等业务规定衔接到统一的平台上来，快速进行预报产品和预警信号的制作和分发。如图5所示。

图5 天气预报制作及分发平台

1.5 天气预报质量检验系统 此天气预报质量检验平台是按照“中短期天气预报质量检验办法（试行）”进行，检验内容包括降水预报和温度的检验。该模块采用 VB6.0编制，评分过程主要步骤为：选择评分时段、评分站点、评分类型、评分项目、评分时次，分别读取预报的天气现象、最高气温、最低气温数据和天气现象、降水量和最高、最低气温的实况数据并存放在数据库中，根据质量检验办法对每次的预报值和实况值进行对比，漏报的记为0，空报的记为1，正确的记为2，将预报正确、漏报、空报的次数分别在各自变量中进行累加，在统计程序中按照日、月、季、年统计预报正确、漏报、空报的总次数，计算出单个站点、上级指导预报、集体和个人预报准确率，将结果输出到查询界面和Excel表中。

预报质量检验模块可以对任意时间段内预报质量结果进行查询。检验需要做的工作包括提取预报数据，提取实况数据，对比评分，生成检验结果并输出产品。检验分为指导预报和公众预报、单站、集体和个人，每种检验时间段又可划分为日、月、季、年。单项检验结果显示在查询界面上，有各个县详细的预报质量检验数据，包括了评分过程中所有中间数据，有每天、每个站次的预报及对应的实况数据，预报正确的次数，预报错误的次数，按站点小计和按地区总计百分比等，可以方便地核实预报质量是否计算正确。

2 阜新天气预报业务系统的优势

经过系统测试和试用，此平台能够满足预报员的需要，受到预报员欢迎，其功能和设计特点如下：（1）程序采用模块化设计。利用子程序把各个功能细化，做到一个功能对应一个模块（子程序），这样既提高了代码利用率又方便了锁定错误位置和改进程序。（2）平台操作简单，高效，稳定性好。针对气象工作的特殊性，服务器端的程序可以随时长时间地运行，实况和预报信息的查询能够即时显示结果，等待时间小于3s，预报质量检验结果月评分的产品输出时间小于20s。由以上模块组成的阜新市天气预报业务平台，使预报各项业务能够高效、准确、规范地运行。

3 结语

该系统平台利用气象相关知识和软件开发技术以及数据库和Visual Basic语言对具体的业务需求做到了技术实现，为预报员提供了一个实用性强，操作简单的工作平台。考虑到系统的适应性、扩展性因素，对系统架构进行了精心的设计，明确了系统开发的主要工作内容和目标，根据实际业务情况和需求，采用模块化、动态菜单式结构，对系统中的业务流程进行详细的功能设计，基本满足了预报员目前的需要，提高了预报值班员的工作效率。

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