濱海新區大港災害性天氣個例庫系統的研發與應用

趙聰穎，湯繼濤，王 佳，趙玉潔，汪 靖，林 卉，劉熙杰，崔淑芬

(1. 天津市濱海新區大港氣象局 天津300270；2. 天津市氣象臺 天津300074)

濱海新區大港災害性天氣個例庫系統的研發與應用

趙聰穎1，湯繼濤1，王 佳1，趙玉潔1，汪 靖2，林 卉1，劉熙杰1，崔淑芬1

(1. 天津市濱海新區大港氣象局 天津300270；2. 天津市氣象臺 天津300074)

天津市濱海新區大港位于天津市東南部，渤海灣畔，為半干旱半濕潤季風氣候區，屬于氣象災害頻發地區。開發具有交互功能的大港地區1986—2012年災害性天氣(暴雨、大雪、大風、大霧、高溫、低溫、冰雹和沙塵暴)個例庫系統，提供大港地區歷史時期內各類災害性天氣的高低空天氣圖和地面天氣圖、天氣學分析文本等查詢功能，可為大港地區災害性天氣分析與預報提供技術支撐，為大港地區防災減災提供科學依據，減少災害損失，促進當地經濟發展。

災害性天氣 天氣分析 個例系統

0 引 言

近年來，全球氣候持續變暖，各類極端天氣事件頻繁，由災害性天氣造成的經濟損失巨大。[1]大港位于天津市東南濱海地區，東臨渤海灣，地理位置比較特殊，為半干旱半濕潤季風氣候區，屬于氣象災害頻發地區。大港地區經濟發達，南港工業園區和眾多化工企業落戶該地，水產養殖和現代設施農業用戶眾多，工業和農業經濟蓬勃發展，因而對災害性天氣的敏感性和脆弱性極高。為保障該地區的經濟建設，進一步做好氣象災害防御應對工作，最大程度減輕氣象災害造成的損失，確保人民群眾生命財產安全和各類生產活動的正常有序開展，提高大港地區災害性天氣的預報準確率十分必要。

實踐表明，對大量歷史上災害性天氣個例的發生條件、結束原因等因素的統計分析有利于提高對其發生發展演變規律的認識。為了方便查詢、調取、總結，研發一個針對大港地區的災害性天氣個例庫系統，包含各類災害性天氣高低空和地面天氣圖，有利于預報員分析各類災害性天氣。同時，將各類災害性天氣的天氣學成因輸入到該系統，便于存檔及新預報員學習。

1 數據來源與方法

以大港氣象站1986—2012年記錄的暴雨、大雪、大風、大霧、高溫等災害性天氣為研究對象，建立大港地區災害性天氣統計資料庫。庫中包含災害性天氣發生日的高低空和地面天氣圖及相應的天氣學分析結果。其中，1986—2001年采用NCEP/NCAR再分析資料利用GrADS繪制天氣圖，2002年以后采用Micaps資料繪圖，包括500hPa、700hPa、850hPa和地面天氣圖。

其中關于暴雨、大雪、大風、大霧、高溫、低溫、冰雹和沙塵暴天氣現象的定義按照《地面氣象觀測規范》標準定義。[2]即日雨量≥50mm及小時雨量≥20mm定義為暴雨，日雪量≥5mm為大雪，最大風速(1986—2004年)或者極大風速(2005—2012年)≥13.9m/s為大風，能見度＜1.0km為大霧，日最高氣溫≥35.0℃為高溫，日最低氣溫≤-10.0℃為低溫，冰雹和沙塵暴天氣的判定根據天氣現象定義。

2 濱海新區大港災害性天氣個例庫系統的研發

2.1 系統概述

“濱海新區大港災害性天氣個例庫”由天津市濱海新區大港氣象局組織設計開發，包含1986—2012年發生在大港地區的暴雨、大雪、大霧、高溫、低溫、大風、冰雹、沙塵暴共8種惡劣天氣，共計1725個個例。系統包括災害性天氣個例發生的時間、天氣描述、天氣圖及天氣形勢分析等內容。

2.2 技術路線和原理

使用VS2005．NET開發的網頁程序(含8個模塊)，提供給遠端公網用戶訪問使用，對數據進行瀏覽、查詢、顯示，以及查詢結果導出成Excel表格進行本地保存。使用VS2005.NET開發的主體程序，把界面錄入的各種災害性天氣信息存儲到本地數據庫中。通過該系統，大港氣象局可以查詢有氣象記錄以來所有的暴雨、大雪、大霧、高溫、低溫、大風、冰雹、沙塵暴共8種惡劣天氣的發生時間、天氣詳細情況描述、氣壓圖、地面形勢圖的資料庫。

技術內容：系統包括文檔資料庫的管理功能和天氣圖的管理功能。①文檔資料庫的管理功能：在Excel文件中對暴雨、大雪、大霧、高溫、低溫、大風、冰雹、沙塵天氣分別在自己的Sheet表中進行描述，用戶在Web頁面可以按照一定的條件進行查詢。②天氣圖的管理功能：將發生暴雨、大雪、大霧、高溫、低溫、大風、冰雹、沙塵天氣的氣壓圖、地面形勢圖本地保存后，可以上傳到本系統進行保存，根據時間查詢描述信息以及對應的天氣圖像。

技術方法和路線：系統采用B/S結構模式，即瀏覽器和服務器結構。客戶端只安裝維護一個服務器(Server)，而客戶端采用瀏覽器(Browse)運行軟件。B/S結構應用程序相對于傳統的C/S結構應用程序是一個非常大的進步。B/S結構的主要特點是分布性強、維護方便、開發簡單且共享性強、總體擁有成本低。

后臺數據庫是SQL Server 2005，各種不同氣象業務信息按照項目編號在庫里有對應自己的數據。SQL Server是微軟公司開發的數據庫產品，雖然現在已經有比較新的SQL Server 2008，但是安裝比較復雜，對系統資源占用比較高，因而選用響應占用系統資源比較少、現在開發產品比較成熟的2005版。

建立項目管理標準流程，保證項目立項、實施、驗收等環節的規范化流程，并通過對項目的績效評估保證項目執行進度及質量。

在上述模塊構建的基礎之上，構建前臺軟件主程序，實現各模塊之間的正確調用，實現全部系統功能，并對各用戶頁面及客戶端軟件進行美工設計，并在用戶體驗測試的基礎上對其進行完善和升級。

2.3 濱海新區大港災害性天氣個例庫系統

系統地址為：http：//117.131.172.34：7000/Web_Disastrous Weather/，登陸界面如圖1所示。

輸入用戶名和密碼后，點擊“登陸”，進入個例庫二級界面。按照天氣現象，將發生在大港地區的災害性天氣分為：暴雨、大雪、大霧、高溫、低溫、大風、冰雹、沙塵暴8項(見圖2)，每一種天氣現象都有兩種顯示方式，即列表顯示和圖片顯示。

二級界面里，每一個圖標代表一種災害性天氣子庫。鼠標單擊每一個圖標，進入子庫。例如，單擊左上角的暴雨圖標，進入暴雨庫。根據降水量，將暴雨分為：暴雨和短歷時暴雨兩類(見圖3)。雨量分為：大于20mm、大于50mm、大于70mm、大于100mm和大于150mm 5個量級(見圖4)。用戶可根據需要，選擇暴雨類型和雨量。

圖1 濱海新區大港災害性天氣個例庫登陸界面Fig.1Login interface of the Case-based System of Disaster Weathers in Da’gang of Tianjin Binhai New Area

圖2 《濱海新區大港災害性天氣個例庫》二級界面Fig.2Second level interface of the Case-based System of Disaster Weathers in Da’gang of Tianjin Binhai New Area

圖3 暴雨級別選擇菜單Fig.3 Select menu of rainstorm

圖4 暴雨雨量選擇菜單Fig4 Select menu of rainstorm quantity

如圖5所示，表格中顯示出滿足所選條件下所有的發生個例。列表中對災害性天氣發生的時間(年-月-日)、具體發生時段、物理量(雨量)都有詳細的記錄和描述。最后一列的時間列表鼠標點擊，新的對話框里會顯示本次天氣過程的天氣圖(見圖6)。其中，不同高度的天氣圖可以在選項的底部進行選擇查詢。

圖5 符合所選條件的暴雨歷史事件列表Fig.5 A list of events in the history of the rainstorm

其他模塊的使用方法與“暴雨”模塊類似，不再贅述。

圖6 本次天氣過程天氣圖Fig.6 The case of weather process chart

3 濱海新區大港災害性天氣個例庫系統的應用

通過對各種災害性天氣的分析總結，提高了預報員的預報能力，積累了預報經驗，為預報員判斷天氣過程提供了科學依據。在暴雨天氣的分析方面，天津位于華北平原東部，暴雨具有華北暴雨特有的突發性、局地性強以及物理機制復雜等特點，因此其預報難度較大。[3]在進行災害個例庫建設時，重點挑選了一些對大港影響較大的暴雨個例進行了分析(以2012年7.25天津大暴雨為例)。

2012年7月25～26日受副高邊緣暖濕氣流影響，大港地區出現強降水，累積降水量達到261.5mm，最大小時降水強度為51.2mm/h，出現在26日05～06時。

圖7 2012年07月25日20時500hPa高空圖Fig.7 Weather aerial map of 500 hPa at pm 08：00，2012-07-25

圖8 2012年07月26日08時500hPa高空圖Fig.8Weather aerial map of 500hPa at am 08：00，2013-07-26

從25日20時500hPa高空圖來看(見圖7)，中高緯度地區為典型的“兩槽一脊”的環流形勢，大港地區受副熱帶高壓的控制。副高南側由于受到臺風“維森特”活動的影響，使得副高穩定維持在30°N以北地區，并不斷加強。受到副高控制，本地區持續高溫天氣，這也為此次降水過程的產生積累了較為充足的能量。26日08時(見圖8)，隨著副高逐漸減弱南退，大港位于副高邊緣，來自孟加拉灣的水汽源源不斷地輸送到華北平原東部，并與高空槽后南下的弱冷空氣交匯于副高邊緣，導致此次大暴雨過程的發生。

通過對大港地區每個暴雨過程進行分析和總結，提高了本單位人員的業務能力。在2014年汛期，預報員預報每次降水過程時均與個例庫總結的暴雨個例進行對比分析，找出兩者相同與不同之處，為預報員判斷此次過程能否出現暴雨提供了科學依據。

4 成 果

濱海新區大港災害性天氣個例系統的建立能夠提高大港氣象局災害性天氣分析和預報能力，為大港地區開展災害性天氣預報和服務工作提供有力的技術保障和支撐，減輕因各類氣象災害帶來的損失，從而助力當地經濟社會的發展。本成果也可以為南港工業園區，農林、水產和水利等單位提供災害性天氣背景分析，為本地區專業用戶運行和管理等提供科學依據，有利于增加氣象服務效益，促進氣象防災減災工作的開展，應用前景廣闊。

［1］ 國家氣候中心. 全球氣候變化的最新科學事實和研究進展——IPCC第一工作組第四次評估報告初步解讀[J]. 環境保護，2007(6A)：27-30.

［2］ 中國氣象局. 地面氣象觀測規范[M]. 北京：氣象出版社，2003.

［3］ 何群英，孫一昕，劉一瑋，等. “7. 25”天津持續性局地大暴雨初步分析[J]. 暴雨災害，2012，31(3)：226-231.

A Case-based System of Disaster Weathers in Da’gang of Tianjin Binhai New Area：Development and Application

ZHAO Congying1，TANG Jitao1，WANG Jia1，ZHAO Yujie1，WANG Jing2，LIN Hui1，LIU Xijie1，CUI Shufen1
(1．Tianjin Binhai New Area Da’gang Meteorological Bureau，Tianjin 300270，China；2．Tianjin Meteorological Station，Tianjin 300074，China)

Tianjin Binhai New Area is located in the Bohai Gulf，a semi-arid and semi humid monsoon climate zone with frequent occurrence of meteorological disasters．The development of an interaction-featuring and case-based system of disaster weathers system in the port area during 1986—2012，including heavy rain，snow，wind，fog，high temperature，low temperature，hail and sand storm not only provides the query function of high altitude and ground weather maps and weather analysis texts，but also technical support for disaster weather analysis and forecasting in the port area and scientific basis for disaster prevention and reduction in the area.

disastrous weather；weather analysis；case-based system

S165+.25

：A

：1006-8945(2015)12-0036-03

2015-11-09