淺析北票市鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)

郭玲，王晶晶，湯靜，林曉東，吳海靜

（北票市氣象局，遼寧北票122100）

1 系統(tǒng)研發(fā)背景

北票市是一個(gè)“七山一水二分田”的丘陵山區(qū)。境內(nèi)四周高，中間低，西北綿亙大青山脈，南部為起伏的松嶺山脈；中部為海拔200米的低丘。大尺度的數(shù)值預(yù)報(bào)模式不適用于局地鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)。

精細(xì)預(yù)報(bào)是指提高天氣預(yù)報(bào)在時(shí)間精度、空間精度和量級(jí)精度上的分辨率。隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)站觀測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)不斷加強(qiáng)，可以通過(guò)“區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)”準(zhǔn)確及時(shí)地獲得各鄉(xiāng)鎮(zhèn)第一手的實(shí)況觀測(cè)資料，為精細(xì)化預(yù)報(bào)提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)該市26個(gè)預(yù)報(bào)站點(diǎn)的最高、最低溫度數(shù)據(jù)與北票本站實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站與市本站之間的最低、最高氣溫具有明顯差異，且兩者之間的差值在短期內(nèi)具有一定的規(guī)律性。因此，自2015年6月起，該局在北票市氣象局預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，采取統(tǒng)計(jì)學(xué)3～5天滑動(dòng)平均差的方法訂正制作本地的鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)。

目前，北票市所轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)的精細(xì)化預(yù)報(bào)需要在“遼寧省鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)訂正系統(tǒng)”平臺(tái)上進(jìn)行訂正，該平臺(tái)雖有數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能，但源文件修改過(guò)程繁瑣復(fù)雜。目前，主要依賴于在網(wǎng)頁(yè)上的手工填報(bào)。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)較多，填報(bào)數(shù)據(jù)量較大，經(jīng)常出現(xiàn)填錯(cuò)行、填錯(cuò)數(shù)據(jù)等低級(jí)錯(cuò)誤，影響了我市的鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)編譯基于Microsoft.NETFramework3.5、在 Visual Studio2015編譯器環(huán)境下利用C#語(yǔ)言開發(fā)完成編譯。Visual Studio2015是一個(gè)基本完整的開發(fā)工具集，是目前最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，所寫的目標(biāo)代碼適用于微軟支持的所有平臺(tái)。C#是微軟開發(fā)的一種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，既基于C++語(yǔ)言，又包含類似Java的很多特征，也具備如VB一樣的易用性。這里利用主流的C#語(yǔ)言完成系統(tǒng)的開發(fā)，與其他的開發(fā)語(yǔ)言相比，具有應(yīng)用軟件用戶界面良好，功能齊全，實(shí)用性好，運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

系統(tǒng)主要內(nèi)容為鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)況模塊、本站實(shí)況模塊、本站預(yù)報(bào)模塊、計(jì)算輸出模塊，見圖1與圖2。主要模塊的功能如下：

系統(tǒng)具備選擇excel文件功能。該文件為從區(qū)域站軟件下載所得，內(nèi)容為所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)的最高溫度、最低溫度實(shí)況。軟件可導(dǎo)入任意日期的文件，即選擇所需的連續(xù)3～5天溫度數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)界面

圖2 系統(tǒng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)界面

系統(tǒng)可將輸入的本站實(shí)況數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)30天。由于下載的excel文件內(nèi)不含有北票站的實(shí)況溫度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可輸入本站數(shù)據(jù)，且自動(dòng)存儲(chǔ)日期為30天，滿足后期選擇需求。

系統(tǒng)可輸入北票站的預(yù)報(bào)結(jié)論，此預(yù)報(bào)結(jié)論與鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)況差做加法運(yùn)算后，得出所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)的溫度預(yù)報(bào)結(jié)論。

由于遼寧省鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)訂正平臺(tái)導(dǎo)入文件為固定格式的文本。故在系統(tǒng)中輸入日期，天氣現(xiàn)象，降水量等要素。最后將計(jì)算結(jié)果輸出名為xzyb.24的文本文件，存放于固定位置C:，供遼寧省鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)訂正平臺(tái)直接導(dǎo)入。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)研發(fā)成功后，在2017年3～4月投入試運(yùn)行階段，課題小組成員分成兩組，第一組按照原始工作方法進(jìn)行鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)的訂正，第二組用新的系統(tǒng)完成鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)的訂正。經(jīng)過(guò)對(duì)比，第一組平均用時(shí)45分鐘，第二組平均用時(shí)5分鐘。第一組最高溫度的準(zhǔn)確率平均為79.6%，最低溫度的準(zhǔn)確率平均為57.4%；第二組最高溫度的準(zhǔn)確率平均為79.8%，最低溫度的準(zhǔn)確率平均為62.8%。從試運(yùn)行結(jié)果分析來(lái)看，明顯縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率。最高溫度的準(zhǔn)確率穩(wěn)中有升，最低溫度的準(zhǔn)確率有了大幅度的提升。

從2017年5月開始，調(diào)試后的系統(tǒng)在該局正式開始使用。

在近11個(gè)月的應(yīng)用中，該系統(tǒng)充分利用區(qū)域站每日上傳的數(shù)據(jù)，并快速的綜合任意3～5天的溫度，用計(jì)算出的平均值和本站的預(yù)報(bào)結(jié)果訂正鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)，最后再由預(yù)報(bào)員人工把關(guān)，這就使得訂正后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率穩(wěn)步提升。

4 系統(tǒng)應(yīng)用效果檢驗(yàn)

從圖3和圖4中可以看出，最高溫度的準(zhǔn)確率提高很快，從2014年的64%，到2017年的76.7%，最高溫度的準(zhǔn)確率逐年上升。最低溫度的準(zhǔn)確率略有起伏，但2016年、2017年均保持在60%以上，2017年準(zhǔn)確率更是達(dá)到了65.3%。2018年1～3月的最高溫度準(zhǔn)確率平均為76.2%，最低溫度的準(zhǔn)確率為71.4%。

圖3 2014年～2017年最高溫度準(zhǔn)確率

圖4 2014年～2017年最低溫度準(zhǔn)確率

經(jīng)過(guò)11個(gè)月的運(yùn)行，該系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)便，且溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有很大幅度的提高，滿足各級(jí)氣象部門的業(yè)務(wù)考核指標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

北票市鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，是應(yīng)用區(qū)域站的實(shí)況與本站溫度的對(duì)比，按照3～5天滑動(dòng)平均方法進(jìn)行鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)的訂正。在實(shí)際應(yīng)用中，不僅在最高溫度、最低溫度的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率上穩(wěn)步提升，并且將在遼寧省鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)訂正平臺(tái)上的錄入方式變?yōu)橐绘I導(dǎo)入。不僅將原來(lái)繁瑣的工作變得簡(jiǎn)潔，快速，而且避免了人工計(jì)算、輸入可能出現(xiàn)的弊端。將45分鐘的工作時(shí)間縮短為5分鐘，縮短了工作時(shí)長(zhǎng)，提高了工作效率。

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[2]盛永,袁子鵬,陳艷秋,黃閣.遼寧省鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2008(03):13-17

[3]邱學(xué)興,王東勇,朱紅芳.鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化最高最低氣溫預(yù)報(bào)方法研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2013(03):92-96.