基于相似指标法的贵州春季冰雹预警方法的检验

2012-12-22许弋，孙涛，张萍

中低纬山地气象 2012年5期

关键词：指数值个例冰雹

许弋，孙涛，张萍

(贵州省人工影响天气领导小组办公室，贵州贵阳 550002)

基于相似指标法的贵州春季冰雹预警方法的检验

许弋，孙涛，张萍

(贵州省人工影响天气领导小组办公室，贵州贵阳 550002)

利用历史降雹资料，建立基于高空温压场相似法和影响系统指标法的贵州春季冰雹短期预报系统。2002年，作为省级人工影响天气业务系统投入业务运行，成为未来12～24 h人工防雹作业预警指令下达的主要依据之一。投入业务运行10 a来，预报订正准确率达55%，有较好的实用价值。在实际应用过程中，通过增加冰雹加密观测资料的数据，不仅补充完善冰雹相似个例库，而且冰雹预报准确率和预测效果得到一定提高。因此，进一步完善贵州春季冰雹预警方法仍然具有实际意义。

冰雹预报;相似法;指标法;检验

1 前言

贵州的雹灾损失是全国最严重的地区之一，来势猛、强度大，虽然持续时间不长，却可以使农作物瞬间遭到毁灭。历史资料统计表明，贵州省全年均有降雹发生，年平均雹日42 d。其中，3—5月平均有29.4 d降雹，占全年冰雹天气的60%以上。如2009年4月11日贵州中西部、南部出现冰雹灾害，造成直接经济损失近1.48亿元。2011年4月15日晚—16日凌晨，贵州兴仁、长顺、普定、镇宁、紫云等10县区遭受冰雹灾害，造成全省有27万人受灾，共计直接经济损失近7 554万元。2012年4月10日—12日，贵州黔东南州7县(市)连续遭遇冰雹、大风强对流天气袭击，19个县(市、区)降雹，仅台江县直接经济损失逾亿元，冰雹还造成25人受伤，其中2人受重伤。

长期以来，冰雹预报是许多气象科研业务人员十分关注的课题。目前，冰雹的预报方法主要有天气图方法、点聚图、T－LnP图及高空风分析图方法等［1］。用统计学方法制作中尺度天气预报的具体形式很多，主要有两种：相似预报法;极值剔除法［2］。对于冰雹天气临近预警方法，在实际业务中广泛使用气象卫星、天气雷达进行分析和运用［3］。近年来，对于冰雹天气的预报经历了经验预报、天气模式预报、模式输出统计预报、数值预报、多方法集成预报、雷达回波短时临近预报的发展过程。诸多气象工作者［4－10］就冰雹天气的预报总结了不少经验型的理论和规律，建立降雹预报指标、冰雹短期预报模型，制作了冰雹天气的短期预报系统，并在实际业务中得到了广泛的应用。

2002年，许炳南、周颖、陈静等对我省的冰雹天气进行专题研究，总结出冰雹天气的各项指标，运用高空温压场相似法［11］和影响系统指标法［12］，建立了贵州春季冰雹短期预报系统，并作为省级人工影响天气业务系统于投入业务运行，成为未来12～24 h人工防雹作业预警指令下达的主要依据之一。我们通过多年来对贵州春季冰雹预警方法在实际业务检验分析研究，预报订正准确率达55%，有较好的实用价值。在实际应用过程中，通过增加冰雹加密观测资料和高空温压指标，对冰雹预报准确率和预测效果有一定提高。

2 两种方法指标简介

2.1 高空温压场相似法

选取贵州84个气象台站1963—1998年统计得到春季≥2站的427个冰雹日个例和484个无雹日个例，分月确定20～35°N，90～115°E 范围40个高空站08时、700 hPa温度场和500 hPa温度场及高度场 (即T7、H5、T5)相似预报指标：

①T7、T5、H5 3个场的相似系数≥0.5;

②T7、T5、H5 3个场的平均相似系数≥0.79，且其中3个场的最大相似系数必须≥0.85;

③无降雹条件指标。用格点高度场和温度场确定消空指标;用贵阳、威宁站稳定度和湿度条件确定消空指标。

符合上述3个条件，即预示未来24 h内(即当日08时—次日08时)有无区域性降雹天气发生。

2.2 影响系统指标法

主要在分析研究形成贵州省春季冰雹天气的500 hPa 5种主要影响系统的基础上［13］，采用1979—1991年40个探空站3—5月08时逐日500 hPa高度以下的各标准层压、温、湿资料，量化5种影响系统的特征指标：

①位于102.5°E低槽I型强度指数值＜－20;②位于105.0°E低槽Ⅱ型强度指数值＜－20;③槽线位于102.5～105.0°E，低槽Ⅲ型中要求槽线位于102.5°E、强度指数值＜－8;槽线位于105.0°E、强度指数值＜－8;槽线位于 102.5°E、强度指数值加槽线位于105.0°E、强度指数值＞－22;

④低槽Ⅳ 型(西高东低型)槽线位于102.5°E、强度指数值＜－15，槽线位于105.0°E、强度指数值＜－15，槽线位于102.5°E、强度指数值加槽线位于105.0°E、强度指数值＞－22;

⑤无降雹条件指标：用格点高度场和温度场确定消空指标;用贵阳、威宁站稳定度和湿度条件确定消空指标。

凡是符合上述①～④条件之一再加上⑤，即可预示未来24 h内有无区域性降雹天气发生。

3 应用检验分析

相似法和指标法在建模后的2002—2009年3—5月实际应用中，空报稍多，基本无漏报，贵州省内最强、危害最重的冰雹，均在当日上午就能预报出来，预报有冰雹天气过程平均预报准确率为55%。其中，预报有冰雹次数为3月13次，4月69次，5月53次，共计135次，预报准确的次数为3月4次，4月40次，5月30次，共计74次。2002—2009年3—5月预报情况见表1。

4 两种方法改进

4.1 相似法

改进后的相似法选取的是84个气象台站加上450个作业站点收集的冰雹资料。由于冰雹是一个小概率事件，通过对2002—2009年3—5月发生冰雹过程个例资料进行对比分析发现，84个县站的资料收集的冰雹个例是88个，而450个炮站收集的冰雹个例资料有104个(2002—2009年3—5月使用不同资料统计部分冰雹个例日参见表2)。通过增加450个炮站收集的冰雹个例资料进行检验，冰雹预报准确率在原有基础上提高了5%。

表1 2002—2009年现用《相似法》和《指标法》实际预报效果(△预报准确日 ▲预报错误日)

续表1

表2 2002—2009年3-5月使用不同资料统计冰雹个例日

续表2

4.2 指标法

近年来天气预报业务有了很大发展，用于制作天气预报的信息资料大量增加，尤其数值天气预报形势场产品和物理量产品对于改进原冰雹短期预报方法提供了条件。原有预测指标在研制时由于条件所限，不少有用的指标信息尚未被考虑，如高空0～－20℃云层厚度、0℃层和－20℃层高度等。通过应用地面压温湿气象资料建立单站短期冰雹天气预测指标和5种冰雹天气过程影响系统(南北槽配合型、北支低槽型、南支低槽型、高原冷槽型、槽前脊后型)进行客观量化分析，初步建立直接应用天气图实时报文资料的量化指标，冰雹预报准确率提高5%。