精細化雪上運動氣象指數類模型研究

喬媛 尹炤寅 李林

1. 北京市氣象服務中心 北京 101100；

2. 北京市氣象探測中心 北京 101100

引言

本文緊密結合服務需求研發精細化氣象指數產品，滑雪指數、觀賽指數和雪盲指數產品將在訓練場和測試賽中不斷升級優化，并通過公眾媒體發布，保障公眾滑雪安全和觀賽效果。

1 技術方法

分析氣象要素對滑雪運動和觀賽的影響，結合專家打分法，確定關鍵氣象因子的影響權重，建立滑雪、觀賽和雪盲指數模型。利用隸屬函數分析法劃分各指數等級，制定各級氣象指數的提示信息和服務用語。

2 三類氣象指數模型的構建

2.1 滑雪指數模型構建

采用隸屬函數與權重分析結合的方法，選取降雪量、風速、氣溫、能見度4個氣象因子，通過專家打分的方法建立滑雪指數模型。

2.1.1 降雪指數。

表1 降雪量對滑雪運動影響分級標準

2.1.2 風速指數。

表2 風速對滑雪運動影響分級標準

續表

2.1.3 氣溫指數。

表3 氣溫對滑雪運動影響分級標準

2.1.4 能見度修正指數H。

表4 低能見度修正指數

2.1.5 滑雪指數計算 。

式中：S－滑雪指數；

R－降雪指數；

V－風速指數；

T－氣溫指數；

H－能見度修正指數；a、b、c 為系數 。

按照權重分析法中專家打分法則確定權重比例：a∶b∶c=0.4∶0.4∶0.2

表5 滑雪指數等級劃分

2.2 觀賽指數模型構建

采用風寒溫度（WCT）進行衡量觀賽舒適度，能見度是影響觀賞效果的重要氣象因子。

2.2.1 風寒指數。本文采用以下公式計算風寒溫度[1-2]：

當風速大于1.34m·s-1時，公式：

當風速等于或小于1.34m·s-1時，公式：

式（1）和（2）中：

WCT（℃）－風寒溫度；

T（℃）－氣溫；

V（m·s-1）－10m高度處觀測風速。

2.2.2 能見度修正因子。采用能見度指數H作為修正指數，根據德爾菲法，能見度在3km以上，無需修正；若能見度在3km以下，觀賽指數對應增加1級。

2.2.3 觀賽指數模型構建。

表6 風寒溫度等級與觀賽指數

2.3 雪盲指數模型構建

衡量雪盲易發度可從紫外線強度、地表反照率及暴露時間、過往病史4個方面進行考慮[3]。

2.3.1 紫外線等級修正指數（Iuv）。

表7 紫外線對造成雪盲的可能性分級標準

2.3.2 地表反照率修正指數（Ial）。

表8 不同條件下的地表反照率修正指數分級情況

2.3.3 暴露時間修正指數（Idu）。

表9 氣溫對滑雪運動影響分級標準

2.3.4 眼部病史修正指數（Imh）。

如服務對象曾患有青光眼、白內障等疾病，則需進行此項修正，取值為1。

2.3.5 雪盲指數計算。

式中：Sb－雪盲指數；

Iuv－紫外線等級修正指數；

Ial－地表反照率修正指數；

Idu－暴露時間修正指數；

Imh－眼部病史修正指數。

表10 雪盲指數等級劃分

3 結束語

影響雪上運動的顯著氣象因子有降雪量、風速、氣溫、能見度。當滑雪指數S≤1.4時，適宜滑雪；當1.4＜S≤2.1，可能出現少量或短時不利天氣，比較適宜滑雪；當2.1＜S≤3.0，天氣狀況不好，不適宜滑雪；當S＞3.0時，天氣狀況惡劣，非常不適宜滑雪[4]。

影響觀賽體驗感的有風寒溫度（WCT）和能見度因子。當-9≤WCT＜0時，適宜觀賽；當-10≤WCT ＜-27時，存在中度凍傷風險，較適宜觀賽；當-28≤WCT ＜-39時，裸露皮膚10～30min凍傷，不太適宜觀賽；當-40≤WCT ＜-47時，不適宜觀賽；當WCT≤-48時，非常不適宜觀賽[5]。

雪盲的產生是強紫外線、高地表反照率、長時間暴露的共同作用。當雪盲指數Sb＜1.0時，不會發生雪盲；當雪盲指數1.0≤Sb＜2.5時，不易產生雪盲，仍需注意防護；當雪盲指數2.5≤Sb＜5.0時，需加強防護；當雪盲指數Sb＞3.0時，極易導致雪盲，必須采取防護措施。