趙淑芬

內(nèi)蒙古烏蘭察布市商都縣農(nóng)牧業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊(duì)

區(qū)域自動(dòng)氣象站資料在商都縣域經(jīng)濟(jì)應(yīng)用分析

趙淑芬

內(nèi)蒙古烏蘭察布市商都縣農(nóng)牧業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊(duì)

利用區(qū)域自動(dòng)氣象站資料，開(kāi)發(fā)綜合分析平臺(tái)，建立商都縣區(qū)短時(shí)突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)及重要行業(yè)、服務(wù)業(yè)的氣象預(yù)報(bào)提供新的思路和方法。通過(guò)對(duì)區(qū)域自動(dòng)氣象站資料在公路氣象災(zāi)害、農(nóng)作物場(chǎng)火險(xiǎn)、中小尺度天氣系統(tǒng)、短時(shí)晴雨預(yù)報(bào)等方面具體應(yīng)用分析，推動(dòng)了區(qū)域自動(dòng)氣象站資料在臺(tái)站預(yù)報(bào)預(yù)警中應(yīng)用。

區(qū)域自動(dòng)站 氣象災(zāi)害 預(yù)報(bào) 分析

一、引言

氣象站是獲取氣象資料的常規(guī)手段，然而由于常規(guī)氣象站的分布較稀疏，多為按照行政區(qū)域布設(shè)，而且均為定時(shí)觀測(cè)，時(shí)空分布缺陷使得對(duì)中小尺度天氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力有限，區(qū)域自動(dòng)氣象站能夠24小時(shí)不間斷運(yùn)行，隨時(shí)獲取各種高時(shí)空分辨率的氣象數(shù)據(jù)，已成為常規(guī)氣象觀測(cè)的有力補(bǔ)充手段[1～4]。商都縣目前已建區(qū)域自動(dòng)氣象站9個(gè)（圖1）,平均站點(diǎn)密度達(dá)到30公里×30公里,其中七要素站3個(gè),四要素站6個(gè)，主要分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)區(qū)、公路沿線及風(fēng)能平臺(tái)等氣象災(zāi)害多發(fā)及影響較大和影響系統(tǒng)主要路徑上。通過(guò)對(duì)區(qū)域氣象自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示分析，并結(jié)合常規(guī)氣象資料，可有效捕捉影響商都縣中小尺度系統(tǒng)天氣系統(tǒng)，建立短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警氣象數(shù)據(jù)指標(biāo)，發(fā)揮區(qū)域自動(dòng)站資料優(yōu)勢(shì)，做好為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

二、資料及方法

區(qū)域自動(dòng)氣象站每分鐘采集1次數(shù)據(jù),間隔10分鐘發(fā)報(bào)1次。利用商都縣及所轄大庫(kù)倫等9個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站降水、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、相對(duì)濕度等資料，通過(guò)VB可視化編程平臺(tái)內(nèi)嵌surfer腳本[5]，對(duì)資料進(jìn)行綜合分析計(jì)算，繪制要素包括氣壓、溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、3小時(shí)變壓、24變溫、24小時(shí)變壓等氣象要素逐小時(shí)圖形。針對(duì)不同季節(jié)和不同天氣系統(tǒng)及不同服務(wù)需求，通過(guò)建立指標(biāo)，對(duì)區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)設(shè)置指標(biāo)站閥值報(bào)警，提醒日常業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖1

三、應(yīng)用分析

1.災(zāi)害性天氣對(duì)公路、電力影響

商都縣地處內(nèi)蒙古高原，境內(nèi)海拔平均為1400米。全境地形起伏不平，西高東低，向東南方向傾斜。土壤絕大部分屬栗鈣土，其余為鹽堿土、草甸土、沼澤土、灰褐土。由于地處陰山東西復(fù)雜構(gòu)造帶和大興安嶺新華夏隆起帶的交匯處，所以形成了多樣型的地貌，大體分為緩坡丘陵、淺山丘陵、山間盆地、河谷洼地等。整個(gè)地勢(shì)由西北向東南逐漸低下，西北多淺山丘陵，地勢(shì)較高；中部多丘陵，地勢(shì)次之；東南部多灘川、平原，地勢(shì)較低。全境淺山丘陵占總面積的64%，灘川平原占總面積的34%。主要山脈有麻黃山、青石腦包山、元寶山、銅頂山、馬鬃山、黃龍洞山、公雞山、大腦包山等。商都縣地處集二線邊緣，集張鐵路、呼海大通道平行橫貫全境。省道集—多、商—張公路成丁字相交，東南經(jīng)張北180公里至張家口市，距北京市380公里。西南75公里至烏蘭察布市與京包鐵路相連，西北經(jīng)縣道商—烏線、商—土線與集二線相連，與208國(guó)道相接到二連浩特市約300公里。所有這些構(gòu)成了完整的交通網(wǎng)，從而使商都成為連接?xùn)|北三省、河北、山西、內(nèi)蒙古西部、錫盟、二連以及蒙古國(guó)的主要交通要道。商都縣完成呼滿省際通道商都段、208國(guó)道支線、商張二級(jí)油路、玻璃忽鏡～卯都三級(jí)油路、屯墾隊(duì)～大庫(kù)倫和格化司臺(tái)～土牧爾臺(tái)小油路、940公里的“村村通”工程。全縣15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實(shí)現(xiàn)了光纜傳輸，中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)覆蓋全縣90%的區(qū)域；互聯(lián)網(wǎng)遍布城鄉(xiāng)。全縣的調(diào)頻廣播和電視轉(zhuǎn)播覆蓋率均達(dá)到了100%；電力供應(yīng)充足，擁有500千伏變電站，220千伏變電站、110千伏變電站各一座，35千伏高壓變電所5座，具備了高中低所有等級(jí)的送電網(wǎng)絡(luò)，全縣15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實(shí)現(xiàn)村村通電，為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)提供了可靠的電力保障。

圖2 區(qū)域自動(dòng)站近地面風(fēng)流場(chǎng)

圖3 2013年4月21日14時(shí)（左）15時(shí)（右）區(qū)域自動(dòng)站氣溫分布

2.草原火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)警

商都縣近年來(lái)隨著退耕還牧政策實(shí)施，草原面積逐年擴(kuò)大。預(yù)防火災(zāi)越來(lái)越成為農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)?；馂?zāi)主要發(fā)生在秋、冬、春季。利用區(qū)域氣象自動(dòng)站的溫度、濕度、風(fēng)等要素進(jìn)行火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)。綜合多年氣象資料分析得出：若當(dāng)日6個(gè)自動(dòng)氣象站溫度較高,均在15℃以上,白天空氣相對(duì)濕度在55%以下,日最小相對(duì)濕度在40%以內(nèi),有較大的偏南風(fēng),極易發(fā)生火災(zāi),參照其他指標(biāo)，可發(fā)布高火災(zāi)等級(jí)預(yù)警。圖3為2013年4月21日14時(shí)（左）15時(shí)（右）區(qū)域自動(dòng)站氣溫分布。

3.中小尺度局地天氣系統(tǒng)移動(dòng)速度、強(qiáng)度

大范圍天氣系統(tǒng)影響商都縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內(nèi)自動(dòng)站氣象數(shù)據(jù)會(huì)按照天氣系統(tǒng)移動(dòng)方向逐漸發(fā)生變化，具有時(shí)空先后的一致性。而發(fā)生局地小尺度天氣系統(tǒng)時(shí)，只有小尺度范圍內(nèi)自動(dòng)站監(jiān)測(cè)的溫度、濕度、風(fēng)等要素發(fā)生明顯變化,如10分鐘變溫、變濕、風(fēng)向等以及產(chǎn)生的一些天氣現(xiàn)象,如降雨、降雪、降雹、雷電等,通過(guò)分析大范圍環(huán)流背景場(chǎng)導(dǎo)向風(fēng)，結(jié)合上游指標(biāo)站要素的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向的變化超前的特性,來(lái)判斷判斷天氣系統(tǒng)的移動(dòng)速度、強(qiáng)度，及時(shí)發(fā)布相關(guān)預(yù)警信息。通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)發(fā)生突然變化或者連續(xù)變化較大的情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并提示預(yù)報(bào)人員加以關(guān)注。圖4為2013年7月30日07時(shí)、11時(shí)十八頃局地強(qiáng)降雨3小時(shí)雨量圖。

4.晴雨及短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警

根據(jù)商都?xì)夂蛱攸c(diǎn)，可將9個(gè)氣象站劃分為三個(gè)區(qū)域，西北部區(qū)域4個(gè)站，中部區(qū)域3個(gè)站，東南部區(qū)域2個(gè)站，選擇商都七要素站3個(gè)、五要素區(qū)域自動(dòng)氣象站6個(gè)資料作為指標(biāo),用于商都縣短時(shí)臨近晴、陰雨天氣預(yù)報(bào)。綜合統(tǒng)計(jì)分析：當(dāng)06～10時(shí)2個(gè)西北部指標(biāo)站空氣相對(duì)濕度在70%以下或在此3小時(shí)內(nèi),空氣相對(duì)濕度下降較大的,其他站空氣相對(duì)濕度在80%以上,則預(yù)計(jì)未來(lái)6小時(shí)內(nèi),天氣將由陰轉(zhuǎn)晴。若2站空氣相對(duì)濕度逐漸減小,顯示水汽抬升，云系遠(yuǎn)離,預(yù)示未來(lái)天氣將逐漸轉(zhuǎn)好；若空氣相對(duì)濕度逐漸上升或相對(duì)濕度穩(wěn)定在99%以上,說(shuō)明云層增厚或相對(duì)穩(wěn)定,預(yù)示未來(lái)天氣轉(zhuǎn)陰(雨)或維持陰雨天氣。

圖4 2013年7月30日07時(shí)（左）11時(shí)（右）商都局地強(qiáng)降雨間隔3小時(shí)雨量圖

圖5 2013年7月30日十八頃降雨量圖

圖6 十八頃自動(dòng)站降雨量隨時(shí)間變化圖

區(qū)域氣象自動(dòng)站獲取時(shí)間間隔短的特點(diǎn),10分鐘降水能反映各地的降水強(qiáng)度,并結(jié)合天氣圖、數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)產(chǎn)品、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波圖的情況分析,可以方便、準(zhǔn)確、及時(shí)地進(jìn)行短時(shí)臨近暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警。

2013年7月30日03時(shí)至31日21時(shí)，商都縣十八頃、小海子出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣，平均降雨量50毫米，有一半以上鄉(xiāng)鎮(zhèn)降大雨（見(jiàn)圖5）。通過(guò)分析30日14時(shí)到20時(shí)，十八頃加密自動(dòng)站的降水量與風(fēng)速隨時(shí)間變化圖，可以看出，在降水強(qiáng)度集中的時(shí)段17時(shí)到20時(shí)（圖6），風(fēng)速逐漸增大，風(fēng)向由東北風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)存在明顯氣旋性切變。另外從商都縣的自動(dòng)站上可以看出（圖略），地面存在明顯的氣旋性切變，存在上升運(yùn)動(dòng)，致使本次降水偏多。

四、結(jié)論

隨著區(qū)域自動(dòng)站建設(shè)和資料穩(wěn)定度的提高，在綜合影響本地大氣環(huán)環(huán)流形勢(shì)下,充分利用區(qū)域自動(dòng)站資料進(jìn)行訂正和精細(xì)化業(yè)務(wù)分析預(yù)報(bào),在提高為當(dāng)?shù)囟虝r(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警的時(shí)間精細(xì)化和空間精細(xì)化提供了可能，經(jīng)過(guò)近年來(lái)的不斷總結(jié)和對(duì)指標(biāo)站選取的檢驗(yàn)，逐步建立起了綜合多種資料應(yīng)用的預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，尤其是對(duì)中小尺度天氣的把握，取得了一定的效果。

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