基于多种数值模式的专题预报平台构建

基于多种数值模式的专题预报平台构建

田晓婷，荆肖军，成师佶，李树文

(太原市气象局，山西，太原030082）

摘 要：利用ECMWF细网格、GRAPES_MESO、北京区域模式等数值模式资料，采用Visual Basic.Net开发语言，针对某一个或者多个点位的气温、降水、云量、能见度、不同高度风速风向等气象要素，构建一个适用于多种活动需求的定量化、精细化的专题预报平台，进一步满足不同重大活动气象保障需求。

关键词：数值模式、专题预报、平台

引言

随着社会经济的不断发展，各个领域组织的活动越来越多，随着活动组织质量的不断进步，活动的规模化、标准化、产业化在不断提升，活动越发呈现大型化、室外化等特点。重大活动是公众活动事件，也是重要的社会化事件，受到社会的广泛关注，且活动受天气因素影响大。因此，气象保障服务工作已经成为有效协助重大活动顺利举办的重要因素，气象服务被很多大型活动列为重要的组成部分。同时对气象保障服务提出了越来越高的要求和需求，尤其是大型室外活动对预报预警的准确性和精细化提出更高要求。目前，国内有不少专家针对气象保障服务工作进行了大量的分析和研究。

近年来，太原市实施大气污染防治攻坚，深入打好蓝天保卫战，环境空气质量大幅改善，但排名仍然靠后。受三面环山特殊地形地貌和历史产业结构布局等因素影响，太原市的大气污染具有秋冬季雾霾严重（PM2.5浓度仍处于高位），夏季臭氧污染问题日益凸显的特点。明显的季节变化特征，不同的污染形成机理不同，使得治理难度加大。需要针对污染天气的形成机理和气象要素影响，准确预报，精准防控治理，改善人居环境。

不同的活动对气象条件的要求不同，我们需要根据活动需求制定服务方案，制作专题预报材料。但是现有的智能网格预报产品侧重于近地面温度和降水的预报，对云量、能见度、风场（尤其是高空风场）的预报只能依托数值模式预报，难以针对站点直接导出定量化、精细化的预报，需要有一个综合性的基于多种数值模式的专题预报平台，以满足不同重大活动气象保障需求。

1 资料来源及方法

该平台拟采用ECMWF细网格、GRAPES_MESO、北京区域模式等数值模式资料和CLDAS中国区域实时产品，一键生成针对某一个或者多个点位的、多个气象要素的未来24小时内逐小时预报产品。

该平台选取Visual Basic.Net作为开发语言，拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，为预报人员的便利操作提供技术支持。

2 平台主要功能设计

基于多种数值模式的专题预报平台主要包括：预报类型选择、预报模式选择、预报起报时间选择、预报时间段选择、站点选择、预报要素选择、专题预报制作、实况及保存等功能模块。

2.1 预报类型选择模块：主要实现预报类型的选择，可以选择夏季污染天气防治专题、冬季污染天气防治专题、站点专题预报等几种，根据服务需求，配置不同专题预报所需站点和预报要素。如夏季污染天气防治专题，依据气象条件对臭氧污染生成、发展、传输的影响，一键制作太原市区及周边12个点位的总云量、降水、两米气温、10m风速风向、900hPa风速风向、850hPa风速风向、能见度、2M相对湿度的逐小时预报；而冬季污染天气防治专题，则需要依据气象条件对颗粒物污染生成、发展、传输的影响，一键制作太原市区及周边12个点位的10m风速风向、900hPa风速风向、850hPa风速风向、能见度、2M相对湿度、900hPa相对湿度、850hPa相对湿度的逐小时预报。

2.2 预报模式选择模块：主要实现选择使用的数值模式等数据来源，可选的模式有ECMWF细网格、GRAPES_MESO、北京区域模式等。后期可以根据需要加入其它数值模式。

2.3 预报时间段选择模块：可以选择需要预报的起至日期和时间，为了方便专题预报的制作，程序在启动时会默认设置起至时间，如果是早上启动则设置为当天的作业时间，如果下午启动则设置为次日的作业时间。

2.4 站点选择模块：用于在制作站点专题预报时候选择需要预报的站点，也可通过站号、站名、经纬度等信息查找和选取所需站点。

2.5 预报要素选择：可以根据服务需要选取气温、降水、总云量、风向风速、相对湿度、能见度等气象要素，也可以后台配置专题预报的气象要素，实现一键制作。

2.6 专题预报制作模块：当专题预报需要的各种参数选择完毕以后，点击对应的按钮，系统按照设置自动生成各站点的要素预报数据，在主页面实时显示，显示数据可以复制、粘贴。

2.7 CLDAS实况模块：新增的实况模块，实时显示某一站点的实况数据，便于对预报产品的检验和订正。

2.8 保存到文件模块：当专题预报生成以后，本模块可以将专题预报数据保存到文件中，数据之间以制表符（TAB）分隔，便于复制到EXCEL表格中进行下一步编辑处理。专题预报文件自动保存到固定目录下，方便查找。

3 平台应用成效

基于多种数值模式的专题预报平台的建成为太原市气象局业务工作的开展提供了强有力的保障。目前该平台已经被太原市气象台使用，气象台预报员通过该平台进行各类专题预报制作，方便、快捷、精准，大大提高了工作效率。

自2022年平台投入运行以来，在环太原自行车赛、2023太原国际通用航空博览会、太原马拉松赛、WTT常规挑战赛、全民健身节等重大社会活动气象保障和夏季和冬季污染天气防治中发挥了极大的作用。两年来共制作各类专题预报300余期，实现了满足活动需求的定量化、精细化预报，取得了很好的服务效果。

4 结语

本文设计和实现了基于多种数值模式的专题预报平台构建，设计和开发过程严格遵循了满足不同活动需求的目的，完成了需求分析、总体设计、用户界面和数据存储的设计。具有操作简单，功能丰富，界面友好等特点，可以直接导出针对站点的定量化、精细化的预报，为预报员制作专题预报提供了极大的便利。下一步，我们将在应用过程中，不断优化平台功能模块和插件，进一步满足重大社会活动、政府决策、环保、农业、水利等各个气象服务领域的推广应用，提高精细化预报水平。

参考文献：

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[3]王晓彦,李健军,刘冰,等．重大活动空气质量保障预报会商机制及经验探讨[J].中国环境监测，2019，35(1)：148-152．

[4]姜华,常宏咪．我国臭氧污染形势分析及成因初探[J].环境科学研究，2021，34(7)：1576-1582．

作者简介：田晓婷，（1987.02），女，汉族，山西省清徐县人，本科，工程师，从事研究方向或职业：天气预报。