Transcript 区域预警预报产品制作发布模块主要功能

中南地区雷雨区域预警预报
业务系统的设计与实现
课题组：刘峰 楚建杰 黄奕铭
曹 正 谷文龙 王 刚
民航中南空管局气象中心
2012年9月
主要内容
一、背景情况
二、国内外相关技术研究现状
三、区域预警预报系统业务系统的设计与功能
四、总结与展望
一、背景情况
① 中南空管局气象中心承担六个省区的航空安全保障工作；
② 区域内频发的强对流天气是预报和服务的重点和难点；
③ 管制部门、航空公司等航空气象用户急切需要准确、直观的预报产品。
－－努力尝试建设中南地区雷雨区域预警预报业务系统
二、
国内外相关技术研究现状
① 针对区域内雷暴、热带气旋、大雾、冰雪等严重影响飞行安全的复杂
天气，中南空管局气象中心积极开展区域预警预报工作，但缺乏专门
的业务系统。
② 本地生成的、从广东省气象局、香港天文台等引入的数值预报产品、
探测数据种类繁多，急需进行综合处理，得出统一、相对准确、更具
指示意义的物理量场和预报指标，为制作区域预警预报产品提供客观
依据。
③ 而美国等先进国家已建有较为完善的区域和航路预警预报业务，通过
数值预报模式输出、卫星和雷达分析和判别等技术，以自动加人工判
断的方式，进行滚动发布区域和航路重要天气预警预报。
二、
国内外相关技术研究现状
② 气象卫星、雷达数据分析和处理技术方面

中南空管局气象中心正在实验分析FY静止气象卫星探测得到的
云顶亮温数值，判断对流云体的区域和强度，并从红外1和红外3
通道的云顶亮温差中能搜寻孤立的(ISOL)、可分离的(OCNL)和
不可分离的（FRQ）三类对流云团。

正在实验区域天气雷达拼图，实现区域内高时空分辨率天气雷达
拼图和终端区0—1小时雷达拼图回波外推产品，另外已经完成香
港天文台多普勒雷达数据解码和绘图工作。
二、
国内外相关技术研究现状
③ 数据综合分析技术方面，继常规探测资料之后，卫星、雷达、GPS等
非常规探测资料的同化技术已经逐渐完善。

WRF的3DVAR模块可同化多种观测资料，改进WRF模式的预报效果。

ARPS模式的资料分析系统ADAS可将卫星云图等资料加入到模式中，得
到更准确地反映中尺度特征的初始场；

NOAA的局地分析预报系统LAPS将多普勒雷达、云导风、地高资料、自
动气象站等多种资料与模式分析场或预报场进行融合，得到一个相对更加准
确的分析场，也可以为民航京沪穗数值预报模式提供一个更加精确的初始场。
三、区域预警预报系统业务系统的设计与功能
预报室现有资料：
数据、图形、文字
产品检验模块
预处理
背景场、同化资料
资料收集分析模块
数据综合分析预报模块
计算诊断量
卫星、雷达、机场实况
区域重要天气监控模块
产品显示模块
航空器空中报告
区域预警预报产品制
作发布模块
中南地区区域预警预报业务系统资料处理流程图
 资料收集分析模块主要功能：
① 对现有所有类型数据资料进行收集整理。
② 进行质量控制、格式转换等预处理。
③ 对实况和数值预报数据进行诊断分析，生成对重要天气
具有指示
意义的相关产品。
④ 资料存储管理，在收集整理资料同时将资料进行分类存储。
 区域重要天气监控告警模块主要功能：
① 卫星云图天气监控：解码卫星全圆盘原始数据；判断对流云高度、面
积，搜寻ISOL、OCNL、FRQ三类对流云团，关键区自动报警功能。
② 区域天气雷达拼图：实现区域内高分辨率（10分钟）天气雷达拼图产
品，并得出告警产品。
③ 机场实况监控：利用天气报告、机场预报对区域天气进行高时间分辨
率监控，当相关特征量达到分级告警某一级标准或实况观测到重要天
气并达到分级告警某一级标准时，系统自动告警，提醒用户采取措施。
④ 热带气旋监控
卫星云图天气监控
红外云顶亮温图
对流云识别（黄色区域为对流云）
已经完成通过对接收到的卫星全圆盘原始数据进行解码，得出云顶亮温数
据，在地图底图上进行色标填图（左图）；通过色标填图将不同性质云体
的层次表示出来，根据颜色梯度判断对流云的高度及面积（右图）
区域天气雷达拼图天气监控
广东省区域雷达拼图
广东省气象局7部WSR-98D多普勒天气雷达
的3公里CAPPI产品数据（广州、深圳、阳
江、湛江、韶关、汕头、梅州）。对数据进
行解码，将径向数据转换为格点数据，进行
拼图，对于重叠部分，采取最大值法。得到
广东省3公里CAPPI产品数据，水平分辨率
0.01°×0.01°，时间分辨率6分钟
中国中东部区域雷达拼图
中 东 部 区 域 70 部 多 普 勒 雷 达 3KM
CAPPI产品的拼图，覆盖范围包括中南
地区及京广、沪广航路，时间分辨率10
分钟
热带气旋天气监控
机场天气动态显示界面
在全国地图上，境内各机场近似地理位置上标注出主要的天气现象（蓝
色空圆圈表示没有任何天气现象）或风、能见度、RVR、云、温度/露点
航班动态显示界面
在该系统界面的上部有查询设置栏，设有航空公司、航班、起飞机场、
降落机场、起飞时间、飞行时段和预起时段等查询项
 数据综合分析预报模块主要功能：
① 建立LAPS数据融合系统：
 应用数据综合或同化功能，对收集的探测数据资料分析处理，得到相
对精确的分析场，并利用WRF模式为主体的民航京沪穗数值预报模式
等相关模式得到0－12小时区域预报结果。
 目前已经完成以美国国家环境预报中心（NCEP）的全球预报场GFS
数据作为初猜场，融合香港天文台雷达数据、METAR报文、地面观
测等数据，并实验与WRF模式的连接。
香港雷达强度回波图（解码）
（2012年7月24日08时，单位dBz）
香港雷达降水强度回波图
（2012年7月24日08时，单位mm/hr）
解码生成的雷达强度回波图（左图）对比香港天文台网站发布的降水强
度回波图（右图），雷达回波的形状以及回波强度分布完全一致，证明
数据解码成功
沿22.5°N三维全风速场垂直剖面（融合数
沿22.5°N三维全风速场垂直剖面（未融合
数据）（2012年7月24日08时，单位：米/秒） 据）（2012年7月24日08时，单位：米/秒）
融合了观测数据的分析场，其全风速场大风区垂直范围有所增加
500百帕全风速场（未融合数据）
（2012年7月24日08时，单位：米/秒）
500百帕全风速场（融合数据）
（2012年7月24日08时，单位：米/秒）
对高空风速进行了订正
②
数值预报产品诊断分析和综合显示：对各类模式输出场进行诊断
量计算，并在网页上显示，若其诊断结果中与重要天气相关的特征量达
到一定阈值，则系统自动给出提醒。
 产品检验模块主要功能：
① 对模式输出的物理量进行检验。
② 对诊断分析产品进行检验。
 产品显示模块主要功能：
① 建立WEB显示系统：通过GrADS、NCL等绘图软件，采用网页浏览
器显示各种探测数据、诊断量、模式数据。
② 航空器空中报告WEB图形化显示：WEB显示系统同时支持航空器空
中报告的输入和图像展示。
 区域预警预报产品制作发布模块主要功能：
综合资料收集分析显示模块和数值综合分析预报模块的告警内容，进
行区域预警预报产品制作，提供产品模板，具备文字编辑、图形提取、
图形叠加编辑和产品发布等功能。
区域预警预报产品制作与发布
利用HTML5 WEB技术实现区域预警预报产品制作和发布，主要的功能体现为值
班预报员在叠加卫星云图的基础上制作对流天气区域范围，并标注有关说明。最
终发布的产品，则隐去卫星云图，只显现飞行情报区范围、重要航路标识等信息
，成为能够对外发布的产品。
四、总结与展望
①
中南空管局气象中心正在建立的以卫星云图、雷达拼图、机场
实况和预报的天气监视系统对履行中南地区气象中心职责有极
大帮助，气象中心预报员可以更加直观地了解区域天气，更好
地为分局站提供指导和提醒。
②
尝试的LAPS数据融合、数值预报综合显示能够为预报员提供更
为客观的高时空分辨率集合分析和统一输出，减少了预报员多
种观测数据分析时间，为区域预警预报的发布提供可靠依据。
③
图形化的服务产品，覆盖了京广、沪广等重要航路天气，为管
制部门提供服务产品，能够更好满足航空气象用户的需要，最
终提高中南空管局雷雨天气区域预警预报服务能力。
Thanks ！