区域自动气象站资料在商都县域经济应用分析

赵淑芬

内蒙古乌兰察布市商都县农牧业行政综合执法大队

区域自动气象站资料在商都县域经济应用分析

赵淑芬

内蒙古乌兰察布市商都县农牧业行政综合执法大队

利用区域自动气象站资料，开发综合分析平台，建立商都县区短时突发气象灾害预报及重要行业、服务业的气象预报提供新的思路和方法。通过对区域自动气象站资料在公路气象灾害、农作物场火险、中小尺度天气系统、短时晴雨预报等方面具体应用分析，推动了区域自动气象站资料在台站预报预警中应用。

区域自动站 气象灾害 预报 分析

一、引言

气象站是获取气象资料的常规手段，然而由于常规气象站的分布较稀疏，多为按照行政区域布设，而且均为定时观测，时空分布缺陷使得对中小尺度天气系统的监测能力有限，区域自动气象站能够24小时不间断运行，随时获取各种高时空分辨率的气象数据，已成为常规气象观测的有力补充手段[1～4]。商都县目前已建区域自动气象站9个（图1）,平均站点密度达到30公里×30公里,其中七要素站3个,四要素站6个，主要分布在各乡镇经济区、公路沿线及风能平台等气象灾害多发及影响较大和影响系统主要路径上。通过对区域气象自动站监测数据的显示分析，并结合常规气象资料，可有效捕捉影响商都县中小尺度系统天气系统，建立短时临近预报预警气象数据指标，发挥区域自动站资料优势，做好为地方经济建设服务。

二、资料及方法

区域自动气象站每分钟采集1次数据,间隔10分钟发报1次。利用商都县及所辖大库伦等9个区域自动气象站降水、风速、风向、气温、相对湿度等资料，通过VB可视化编程平台内嵌surfer脚本[5]，对资料进行综合分析计算，绘制要素包括气压、温度、风向、风速、雨量、3小时变压、24变温、24小时变压等气象要素逐小时图形。针对不同季节和不同天气系统及不同服务需求，通过建立指标，对区域自动气象站数据设置指标站阀值报警，提醒日常业务应用。

图1

三、应用分析

1.灾害性天气对公路、电力影响

商都县地处内蒙古高原，境内海拔平均为1400米。全境地形起伏不平，西高东低，向东南方向倾斜。土壤绝大部分属栗钙土，其余为盐碱土、草甸土、沼泽土、灰褐土。由于地处阴山东西复杂构造带和大兴安岭新华夏隆起带的交汇处，所以形成了多样型的地貌，大体分为缓坡丘陵、浅山丘陵、山间盆地、河谷洼地等。整个地势由西北向东南逐渐低下，西北多浅山丘陵，地势较高；中部多丘陵，地势次之；东南部多滩川、平原，地势较低。全境浅山丘陵占总面积的64%，滩川平原占总面积的34%。主要山脉有麻黄山、青石脑包山、元宝山、铜顶山、马鬃山、黄龙洞山、公鸡山、大脑包山等。商都县地处集二线边缘，集张铁路、呼海大通道平行横贯全境。省道集—多、商—张公路成丁字相交，东南经张北180公里至张家口市，距北京市380公里。西南75公里至乌兰察布市与京包铁路相连，西北经县道商—乌线、商—土线与集二线相连，与208国道相接到二连浩特市约300公里。所有这些构成了完整的交通网，从而使商都成为连接东北三省、河北、山西、内蒙古西部、锡盟、二连以及蒙古国的主要交通要道。商都县完成呼满省际通道商都段、208国道支线、商张二级油路、玻璃忽镜～卯都三级油路、屯垦队～大库伦和格化司台～土牧尔台小油路、940公里的“村村通”工程。全县15个乡镇全部实现了光缆传输，中国联通、中国移动覆盖全县90%的区域；互联网遍布城乡。全县的调频广播和电视转播覆盖率均达到了100%；电力供应充足，拥有500千伏变电站，220千伏变电站、110千伏变电站各一座，35千伏高压变电所5座，具备了高中低所有等级的送电网络，全县15个乡镇全部实现村村通电，为发展地方经济提供了可靠的电力保障。

图2 区域自动站近地面风流场

图3 2013年4月21日14时（左）15时（右）区域自动站气温分布

2.草原火险等级预报预警

商都县近年来随着退耕还牧政策实施，草原面积逐年扩大。预防火灾越来越成为农牧业发展的重点。火灾主要发生在秋、冬、春季。利用区域气象自动站的温度、湿度、风等要素进行火险等级预报。综合多年气象资料分析得出：若当日6个自动气象站温度较高,均在15℃以上,白天空气相对湿度在55%以下,日最小相对湿度在40%以内,有较大的偏南风,极易发生火灾,参照其他指标，可发布高火灾等级预警。图3为2013年4月21日14时（左）15时（右）区域自动站气温分布。

3.中小尺度局地天气系统移动速度、强度

大范围天气系统影响商都县乡镇，区域内自动站气象数据会按照天气系统移动方向逐渐发生变化，具有时空先后的一致性。而发生局地小尺度天气系统时，只有小尺度范围内自动站监测的温度、湿度、风等要素发生明显变化,如10分钟变温、变湿、风向等以及产生的一些天气现象,如降雨、降雪、降雹、雷电等,通过分析大范围环流背景场导向风，结合上游指标站要素的温度、湿度、气压、风向的变化超前的特性,来判断判断天气系统的移动速度、强度，及时发布相关预警信息。通过编程实现对区域自动气象站数据的实时监控，对发生突然变化或者连续变化较大的情况，系统会自动报警并提示预报人员加以关注。图4为2013年7月30日07时、11时十八顷局地强降雨3小时雨量图。

4.晴雨及短时临近预报预警

根据商都气候特点，可将9个气象站划分为三个区域，西北部区域4个站，中部区域3个站，东南部区域2个站，选择商都七要素站3个、五要素区域自动气象站6个资料作为指标,用于商都县短时临近晴、阴雨天气预报。综合统计分析：当06～10时2个西北部指标站空气相对湿度在70%以下或在此3小时内,空气相对湿度下降较大的,其他站空气相对湿度在80%以上,则预计未来6小时内,天气将由阴转晴。若2站空气相对湿度逐渐减小,显示水汽抬升，云系远离,预示未来天气将逐渐转好；若空气相对湿度逐渐上升或相对湿度稳定在99%以上,说明云层增厚或相对稳定,预示未来天气转阴(雨)或维持阴雨天气。

图4 2013年7月30日07时（左）11时（右）商都局地强降雨间隔3小时雨量图

图5 2013年7月30日十八顷降雨量图

图6 十八顷自动站降雨量随时间变化图

区域气象自动站获取时间间隔短的特点,10分钟降水能反映各地的降水强度,并结合天气图、数据预报产品、卫星云图、雷达回波图的情况分析,可以方便、准确、及时地进行短时临近暴雨预报预警。

2013年7月30日03时至31日21时，商都县十八顷、小海子出现短时强对流天气，平均降雨量50毫米，有一半以上乡镇降大雨（见图5）。通过分析30日14时到20时，十八顷加密自动站的降水量与风速随时间变化图，可以看出，在降水强度集中的时段17时到20时（图6），风速逐渐增大，风向由东北风转为西北风存在明显气旋性切变。另外从商都县的自动站上可以看出（图略），地面存在明显的气旋性切变，存在上升运动，致使本次降水偏多。

四、结论

随着区域自动站建设和资料稳定度的提高，在综合影响本地大气环环流形势下,充分利用区域自动站资料进行订正和精细化业务分析预报,在提高为当地短时临近预报预警的时间精细化和空间精细化提供了可能，经过近年来的不断总结和对指标站选取的检验，逐步建立起了综合多种资料应用的预报预警系统，尤其是对中小尺度天气的把握，取得了一定的效果。

[1]陈磊，沈桐立，徐海明等.地面加密自动站资料同化和数值模拟[J].气象科学，2011,31（1）：24-32.

[2]于爱兵，苗春生，王坚红.2009年6月河南一次飑线过程的成因分析[J].气象与减灾研究，2010，33（1）：31-39.

[3]刘丽丽，吕江津，姚学祥等.一次天津地区暴雨过程的中小尺度分析[J].科技信息（科学教研），2007,15: 151-154.

[4]冯涛，沈新勇，刘英.精细数值预报在60周年国庆天气服务中应用[J].气象与环境学报，2010,33（3）：1-5.

[5]杨晓武，黄兴友，徐平.加密自动气象站实时监控与查询系统[J].气象科技,2008,36(4):506-509.