十分钟雨量跟踪雷达回波制作短时临近预警

2015-02-28李春娥牛乐田

安徽农业科学 2015年1期

关键词：底图咸阳市等值线

李春娥，牛乐田，胡伟，王英，刘帆，许玮

(陕西省咸阳市气象局，陕西咸阳 712000)

十分钟雨量跟踪雷达回波制作短时临近预警

李春娥，牛乐田，胡伟，王英，刘帆，许玮

(陕西省咸阳市气象局，陕西咸阳 712000)

利用Surfer的差值功能将咸阳区域自动站10 min雨量资料转换为网格资料；用VB与Surfer联合编程，实现区域自动站雨量等值线绘制及色彩填充，以直观可视的图形方式表现数据，并加载区域边界市(县)底图数据文件；动画显示强降水落区的移动路径，实现对雷达回波的连续跟踪，便于研究强降水落区与雷达回波之间的对应关系。以此为判据，再结合其他资料自动制作咸阳短时临近预警警报。

Vb Surfer；10 min雨量；动画跟踪；雷达回波；短时临近预警

咸阳市近年来布设了一百多个区域自动气象站地面自动观测设备。已组建形成了每个乡镇至少有一个观测站，形成高密度区域自动气象站观测网，实现了气象多要素的连续动态实时监测，提高了气象监测的时空精度。如何充分利用好自动气象站观测数据，成为气象工作者关注的重点。

新一代雷达观测信息和区域自动观测资料的应用，为提高天气预报的准确率和精细化水平提供了重要基础资料，对短时临近预报有较好的指示意义。国内气象部门在区域自动站降水资料对雷达回波跟踪研究方面做了大量的工作，在业务应用中取得了一定效果，提供了可以借鉴的成功经验。笔者采用VB与Surfer联合编程，对咸阳区域自动站10 min雨量进行等值线绘制及色彩填充，同时与市(县)边界底图文件叠加显示并输出图形，通过动画显示强降水落区的移动路径，实现对雷达回波的连续跟踪，对短时强降水的预报和预警有着重要的作用。

1 资料与方法

1.1 资料选取2013年7月31日夜间咸阳市的淳化、三原区域自动站出现局地性暴雨天气过程。根据暴雨时段选取了7月31日22：10～8月1日01：10 咸阳市108个区域自动站和12个国家自动站10 min的雨量观测数据共计18个时间段及其同时间段的雷达回波资料。

1.2 主要技术方法

1.2.1提取资料，建立库文件，处理数据及格式转换。从地面报表获取咸阳市120个区域自动站的站号、站名、经纬度数据；再从陕西省气象局信息中心Oracle历史资料数据库读取暴雨时段的逐分钟雨量资料，建成强降水过程资料数据文件库；利用VB技术把逐分钟雨量数据累加为逐10 min雨量资料入库；建立Surfer格式文件，即数据共三列，第1列、第2列为站点经度和纬度，第3列为(x，y)处的雨量值[1]，把文件存为*.txt文件。

1.2.2建立咸阳市、县两级边界矢量图。通过Swan系统获得陕西省各县边界地图经纬度数据，从中提取咸阳市12县边界数据，但因县界之间闭合点不同，各临县之间出现连接线条，底图不能用。通过反复试验，对各县闭合点与相邻县之间的关系进行分析，根据县界数据以顺时针方向排列以及相邻县之间有共同点的特征，对咸阳市12个县边界数据重新进行矢量排列，建立新的咸阳市县界矢量数据文件(图1)；又通过MICAPS系统逐个读值方式获取咸阳市边界数据[2]。边界矢量底图保存为*.bln文件，格式为：

Length，flag

x1，y1

x2，y2

...

xn，yn

其中，length是咸阳市县界底图曲线中点坐标的个数，flag的值为1或0，flag=1时，县界底图内的等高线被抹掉，flag=0时，县界底图外的等高线被抹掉，x1，x2，…，xn、y1，y2，…，yn为点坐标经纬度值[3]。

1.2.3VB应用程序对Surfer绘图功能进行调用，实现10 min雨量等值线的绘制、填充。首先，对咸阳区域自动气象站10 min雨量资料用克里格差值方法将资料内插到网格点上，并定义网格的最大、最小经纬度，把*.txt文件转换成*.grd文件。用咸阳市封闭边界底图文件白化等值线，去掉边界外的插值，生成白化后的等值线图。其次，双击等值线图，出现“map：contours属性”对话框，在“等级”对话框，根据实际需要选择线条粗细、疏密、颜色以及是否标注数值等；在“常规”对话框中选择“填充”，等值线会被填充并用不同的色标表示不同的量级，生成降水等级文件*.lvl；载入等值线等级文件，平滑等值线。最后，给等值线图加载咸阳市分县边界地图*.bln，并对所有图层进行合并[4]，以*.gif图片格式在VB界面显示出来。

1.2.4用VB实现咸阳市10 min雨量和雷达图片的动画功能，建立咸阳市强降水短时临近预警平台。在VB里设置Image控件和Timer定时器控件，通过程序控制，实现强降水中心和雷达回波图像的前进、后退、动画功能，对雷达回波进行连续跟踪(图2)，分析两者之间的对应关系，根据其时效对应性、天气学强降水特征、模式预报降水量等资料信息，制作咸阳市强降水短时临近预警警报。

2 制作咸阳市强降水短时临近预警平台中完成的主要产品

实现了咸阳市共计120区域自动站10 min雨量、站点信息资料格式自动化处理。制作出封闭的咸阳市边界底图和咸阳市各县边界矢量底图，在图表制作中可以直接使用。VB和Surfer结合，自动绘制、填充10 min雨量等值线图，加载边界底图。实现了10 min雨量图和雷达回波图的前进、后退、动画跟踪功能。发现10 min雨量在10 mm以上的地区雷达回波强度在50 dBz以上。建成咸阳市强降水短时临近预警信息发布平台(图3)，根据所选条件可以自动制作强降水短时临近预警警报。

3 试运行评估

对2013年7月31日夜间咸阳、淳化、三原等地发生雷雨、大风、局地暴雨等天气过程进行方法测试运行，对其资料处理、网格差值、Surfer绘图、叠加边界地图、动画显示、预警信息产品制作等方法不断检验、修改、完善及重新开发等，经反复测试各项技术指标运行良好、状态稳定。

经试运行，认为该方法绘制的等值线填色图精确、美观，不仅可用于决策服务材料，也可用于有关的项目、论文中。对图像设置前进、后退键方便了对降水量和雷达回波的连续跟踪。动画显示反映出强降水中心的移动速度和方向，使降水过程看起来更直观、明了，有利于把握强降水动态。咸阳市强降水短时临近预警信息制作平台操作简单、便捷，根据选项自动生成警报信息，便于应对复杂天气状况下短时预警信息的编写与发布。