四川省天气预报培训与竞赛历史个例分析及应用平台介绍

孙 俊，吕 斌

（1.中国气象局气象干部培训学院四川分院，四川 成都 610072；2.四川省德阳市气象局，四川 德阳 618000）

四川地区处于青藏高原东麓，地形、地质结构十分复杂，强降水具有突发性、时空分布不均匀，如何准确预报一直是预报员长期探索的科学难题。强降水历史个例普查与分析是灾害性天气防御的基础性工作。从2008年开始，中国气象局、中国就业培训技术指导中心、中国农林水利工会全国委员会联合举办了七届全国气象行业重要天气预报技能竞赛。通过竞赛活动，有效地增强了天气预报人员业务技术能力，促进了天气预报准确率的进一步提高，对于发展天气预报业务具有重要意义。其中历史个例分析是天气预报竞赛四个项目中最重要的一项，而强降水预报又是重点中的难点，极度考验预报人员的综合分析能力。中国气象局气象干部培训学院四川分院（下简称“四川分院”）承担着对全国新任预报员和西南地区预报员的培训工作，通过对预报人员专业知识理论、实习实训的培训促进预报员预报分析能力的提升。从以往的教学效果来看，预报员培训理论讲授课和预报实习课中广泛使用天气个例分析的教学方法，能够帮助学员建立和完善预报思路，具有良好的教学效果。而历史个例库建设不仅能够满足教学需求，更能通过大量个例的归纳总结提炼相似过程的预报思路，促进预报能力提升。基于教学和预报竞赛培训的双重需求，四川分院打造了“四川省天气预报培训与竞赛历史个例分析及应用平台”[1-5]。该平台收集了四川及周边省份2014—2018年期间的暴雨灾害性天气过程，并对其进行全面普查、深入分析、系统归纳、总结提炼，建立历史个例分析及考试平台，促进预报培训工作取得实效。

1 方法和数据

平台采用的数据为Micaps格式的高空，地面，欧洲粗、细网格资料，物理量场，T639，卫星云图，数值预报降水资料等。历史个例分析平台和考试系统均采用java Web的MVC设计模式，利用Structs2架构，Hibernate持久化绑定MYSQL数据库，以Tomcat为容器。

历史个例分析平台部署在Windows Server系统上，实现的主要功能有：个例资料下载，个例分类的添加，删除与属性设置，个例内容的增加、删除与在线编辑，最新技术文章的增加、删除与在线编辑，个例评论管理，留言管理（增加、回复、删除），个例搜索、站内资源管理与管理员属性设置等。

历史个例考试系统部署在CENTOS7.0linux系统上。实现的主要功能有：添加学生，删除考生，根据ID删除考生，查询所有考生，修改教师密码，查看试卷，查看考生答案，删除全部学生答案，自动判卷打分，综合分析统计学生成绩，导出学生成绩等。

2 历史个例分析平台主要功能介绍

历史分析平台的主界面，该平台包括个例统计、资料存储、个例分析、个例分型、历史资料下载和历史资料查询等主要功能。

2.1 个例统计

选择2014—2018年，逐日08：00至次日08：00四川、贵州、云南、甘肃、陕西、重庆6省大于15个站次，24 h降雨量大于25 mm且至少有一站以上大于50 mm降水的时间。从所有个例中提取出四川本省的大于10站次24 h降水量大于50 mm，将其定义为四川本省的典型过程，其余为西南区域过程。累计共100余次，其中四川省典型过程46个，西南区域过程55个。个例时间列表如表1所示。

表1 个例时间列表

2014—2018年西南区域过程中2018年发生频次最高，达18次，最少出现在2017年，为7次。四川省典型暴雨过程在2018年最多，为15次，最少出现在2014年，为6次。2014、2016和2017年区域过程均在7次左右。

四川典型暴雨过程从5月开始逐渐增加，到8月达到最大，为10次，9月开始明显减少，但9月的暴雨次数多于5月。

2.2 资料存储

根据个例时间读取过去48 h的高空、地面、欧洲粗网格资料、卫星云图、数值预报降水资料、物理量场、T639以及昨日20：00起报的未来48 h欧洲细网格资料。

平台对每一次历史个例的资料单独存储，选择个例时间既可以独立调用此次过程对应的资料，更便于培训教学和竞赛使用。

2.3 个例分型

平台重点对2014—2017年的40次四川省典型过程进行分析，按照影响系统、降水落区对个例分型。

2.3.1 影响系统分型

根据影响四川省典型暴雨过程的影响系统分为高原低槽型、高空低槽型、西南涡型、切变线型和倒槽型。不同类型的影响系统移动轨迹不同，造成降水落区和量级也不同。截至2018年，四川省典型暴雨个例分型得出，高原低槽个例占最多共计17个，其次是切变线15次，西南涡13次，最少是倒槽2次。说明从高原移动到盆地的影响系统一旦加强，就容易造成四川省典型暴雨过程。同时还可以看到，西南涡和切变导致的暴雨过程也比较多，因此，夏季这些系统的发生、发展和加强值得预报员重点关注。

2.3.2 降水落区分型

2014—2018年，四川省典型暴雨落区分布显示在盆地西部，暴雨次数最多达到12次，其次是盆地南部，为11次。受地形影响，夏季副高外围的偏东气流在四川盆地西部容易引起地形的辐合抬升，进而产生强的降水，所以夏季预报员应重点关注对流层中低层偏东气流的作用。

2.4 个例分析

针对72次个例，每次过程都有近30页PPT详细分析。分析中的每一张图片均保存为png格式和Micaps交互式格式，便于培训教学使用。通过过去24 h实况形势场、05：00地面以及数值预报对未来24 h的形势，数值预报的相对湿度和比湿预报、降水预报以及05∶00卫星云图特征等方面对个例进行分析，提取每一次个例特征和预报着眼点。

2.5 历史资料查询

历史资料查询功能即每日从Cimise数据库中读取国家站逐小时气温、最高气温、最低气温、小时降水、最大风速等要素并保存成以日期命名的独立文件，同时降水、气温还有直观的图形显示。预报员通常对典型暴雨过程发生的日期记忆深刻，为了规避个例发生日期对预报员历史个例分析的提示，平台还配置了个例具体时间的模糊程序。通过该程序能够将个例发生的具体日期统一到一个虚拟时间，便于更加科学地考验学员历史个例分析能力。

3 历史个例考试系统主要功能介绍

该考试系统分区域历史个例、本省历史个例以及精细化要素预报几个考试模块。系统分为教师端和学生端，教师端能够实现学生管理和试卷管理功能，可以添加学生，删除考生，根据ID删除考生，查询所有考生，修改教师密码，查看试卷，查看考生答案，删除全部学生答案，自动判卷打分，综合分析统计学生成绩，导出学生成绩等功能。学生端通过姓名或ID登录后就能进入答题界面，答题结束提交答卷后能直接查看成绩，并分析对错。通过使用历史个例考试系统，极大程度地减少了判卷工作量，同时还能降低判卷失误。学员答卷、阅卷和分析更加直观和便捷。

4 结论与思考

四川分院根据培训和业务需求打造“四川省天气预报培训与竞赛历史个例分析及应用平台”，该平台功能较为完整，能够基本满足培训和竞赛需求。主要成果表现在以下几个方面：①个例存储资料详尽，满足预报竞赛所需；②分析个例数量多，基本涵盖5年间所有典型和非典型区域暴雨个例；③个例分析内容详实，预报着眼点和总结提炼利于预报员对个例识别；④资料查询和下载便捷，便于预报培训和竞赛工作的开展；⑤历史个例考试系统能够让考生和教师摆脱繁重的判卷工作，让考试更加智能化、人性化，将更多精力用于预报误差分析总结上。

虽然“四川省天气预报培训与竞赛历史个例分析及应用平台”建设取得了一些成绩，但仍然有一些值得完善的地方。如历史个例分析的延续，应根据每年发生的强降水个例进一步补充和完善。同时对于历史个例平台还应该考虑更多的灾害性个例，如冰雹、大风、寒潮等。在目前的基础上还应该加强对同类型强降水个例的归纳和总结，进一步分析强降水中的小时降水特征，对短时强降水的发生机理进行研究。从多角度、多方位、多层次去拓宽预报培训教学思路，进一步促进培训工作取得实效。