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第27卷 第 4期

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0 7年 8月 气象科学SCI ENTI A M ETEOROLOGI CA SI NI CA Vo

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2 7,NO .

4 Au g.,2

0 07 F OS E系统 中的新 一代 天气雷达拼 图及 单 站产 品制 作 刘雪涛 沃伟峰 赵 思亮 ( 1云南省 昆明市气 象局 , 昆明

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3 4 ) ( 2国家气象 中心 , 北京

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8 1 ) 摘要气象数据宽带通信 网的建设为实现全 国新 一代多普 勒天气雷 达资料 的实时应 用提 供了支撑 .本文介绍 了国家气象 中心预报业务支持环境 ( F O S E ) 下的 , 基于 准实 时PUP产品 的高 频度全国和 区域雷达拼 图以及单 站雷 达产品的设计 制作 方法 和业务化 流程 .作者参 与开 发的雷 达拼图产品制作服务程序充分考 虑了业务实际需求 , 设计 灵活 , 投入使用 以来运 行稳 定. 关键词 新一代天气雷 达FOS E 准实 时资料 雷达拼图 分类号 P

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9 文献标识码 B 引言随着中国气 象局新 一 代多 普勒 天气 雷达网和全 国SDH 宽带 气象数据通信网建设 的顺 利进行,全国已建成的新一代天气雷达准实时资料( P UP产品和基数据) 已逐步上传到 国家气象 中心.预报员 已能利用雷 达 生产 厂家提 供 的雷 达产 品浏览器查看、分析单站的雷 达产品,但作为国家 气象中心预报员日常 使用的Linux操作系统下的业务工作平 台――预报业务支持环境( F OS E) 还不能支持对新一代天气雷达资料的应 用 .为 了满 足预 报员 在FOS E系统 下对 准实 时雷达资料 ( 全 国雷 达拼图、区域 雷达拼图、单站雷达产品)的应用需 求,国家 气象 中心 预报 系统 实验 室组 织技 术力 量,以C++B u i l d e r 作 为开 发 工具 ] , 在2005年 汛期 期 间完成 了每

1 0 r ai n一次的全 国和 区域 雷达拼图产 品制 作 及单 站雷达产 品 处理 服 务程 序的开发 .在FOSE系统中初步实现 了高频度雷达单站和拼图产 品的检索和使用.

1 产品需求新一代天 气雷 达实行 全 天时 连续 工作 体制 , 可 以对 天气 系统 进行 实时 的监测 , 能较 为准 确 的反应 大气 中水的含量 , 比卫星 云 图具有 更高 的分 辨率 和观 测 时次 , 在暴 雨、冰雹等灾 害性 天气 的监 测和预警中发 挥着极其重要的作用 .在中国新一代天气雷达网即将建成之 际, 国家气象 中心预报员对新一代天气雷达产品 在FOSE系统 中的应 用 也提 出 了具体 的 要求 .为 了对 全 国大 范 围天 气系统的变化和灾 害性 天气的产 生和演变情况进行更准确 、 更全面的了解 , 需要对时效性更高的全国雷达拼图相关产品和灾害性天气发生地的单 站 雷达 实 时产 品进行 分析 和应 用 .针对 目前 上传 雷达 资料的情 况,选定 了制 作适 应FOS E 系统 的正点和正 点后每

1 0 r ai n一次的组合反射率( C R) 、 垂直积分液态水含量( VI L ) 、 回波顶 ( E T) 、 一小时累积降水( OHP ) 等几种基于反射率的全国和区域雷达拼图产品 , 以及转换部分实时单站雷达产品为 F OS E支持 的格式供预 报 员使 用.2拼图产 品2.1制作设计 思路雷达拼 图项 目是 一个 系统性 的工 程,涉及 到 多方 面的技 术 问题 .在 目前情 况下,全国上 传 的雷 达资料 主 要以准实时的 P UP产品为主 , 只有部分雷达站上传基数据.综合考虑 目前雷达基数据的上传情况和数据处 理 能力 , 并保 证预 报 员能尽 快在FOS E系统 中使用 全 国雷 达拼图产 品,采取 了从 P UP准实时产品中提 取相关的产 品 数据 经坐标 变换 、 边 界处 理订 正后 制作 全 国和 区域 的雷 达拼 图产 品 的设 计方 案.收稿日期 :

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0 5 ―

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3 0 ;

修 改稿 日期 :

2 0

0 6 ―

0 5 ―

2 3 第一作者简介: 刘雪涛(

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7 6) , 男, Nl l

1 . ~ , N, 主要从事 多普勒天气雷达探测及技术保障等研究 维普资讯 http://www.cqvip.com

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2 资料预处理这里的资料 预处 理主要 是单 站 雷达 产 品数据 的 坐标 变换 和 同化 .在FOSE系 统中,定义的雷达 产 品数 据格式为 Ma r c h

1 3 类数据格式 , 数据以经纬度坐标排列.用于制 作拼 图的几 种PUP产品数据为极坐标方 式 或直 角坐标 方式 存储 , 因此要 先对 这些 雷达 产 品数据 进行 经纬 度 坐标 的 网格 化处 理,即坐 标 变换 .极 坐标 数 据在进 行 网格化 处 理时 , 一些 网格 点 由于不 在雷 达 扫描 径 向线 上而出现 盲点 .在对 这些缺失的网格 区 域进行同化时, 采用了 逼近法 , 即选取最靠近网格点的数值作为该 网格点的值 ] .另外 , 不 同雷达的某些 产 品数值 在进 行分 级 时采用 了不 同 的范 围(如有的产 品 强度 值范围为一

5 ~7 O d B Z , 有 的为

5 ~8 O d B Z ) , 同样 的色标值代表了不 同的数值 .在预处理时也对数值进行 了统一处理 .

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3 拼图区域 本 系统 中的雷 达拼 图 区域 为全 国和 自定义 的子 区域 .按照FOS E系统 对Ma r c h

1 3 类数据的显 示 限制 , 全国拼图的经纬度 间隔为

0 .

0 5 . , 其经度范围为:

7 0 ~1

4 0. E, 纬度范围为

1 5 ~5 5. N, 拼 图图像 大小为1

4 0

0 *8

0 0 .设置子区域拼图的目的是为用户提供更高精细度的拼图.子区域 的划分在本系统中设计得很灵活, 用 户可在 拼 图区域 配 置表 中 自定 义.目前 按几 何方 式初 步划 分了四个 区,经纬 度 间隔为

0 .

0 2 . .

2 .

4 拼 图服 务程 序2.4.1运行环境 和 流程 雷 达拼 图服务 程 序设计 为一 个在Wi n d o ws操作 系统 下定时运行的进程,加入到系统 的计 划任务中执 行 .系统运行所需要的配置文件包括系统参数设置文件 、 参加拼图的雷达产品列表文件 、 拼图区域信息配置 文件 和拼 图雷达 站点 列表 文件 ( 分世 界时间和北京 时间) .其工作流 程为 : 在 正点 每10mi n后延 时规定 的时 间( 根据单站产品到达的及时性设置, 一般为

6 ~8 mi n ) 按照拼图产品和拼图雷达站点列表文件 中的记 录检 查本地 P UP收集到的全国单站雷达产品的生成时间, 对符合设定条件的产品进行预处理后采用相关 的拼图 算法进行 拼图处理, 并将生成的拼图产品文件通过 F TP传送到指定的 F OS E数据服务器供用户使用.简化 的信息流程图如图 1所示 . ――― 拼图服务程序欧时雷 … 处理 H } _ _ 图1拼图信息流程图 Fi g .

1 Th e f l o w c h a r t o f r a d a r mo s a i c

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2 拼图时间的处理对于单站 P UP产品 , 由于 目前全 国的新一代天气雷达还没有规定采用统一 的时间进行观测 , 故上传的 P UP产品 有的 采用北 京时,有的采 用世 界时.为 保证 拼 图程 序 在时 间检 查上 不产生混乱 , 在 程序 设计时分别用 Ra d a r S i t e GMT. t x t 和 Ra d a r S i t e P KT. t x t 两个 运行配置文 件 来记 录采 用世界时和北 京时的雷 达站点.以后观测时间统一后 , 只需保留其中一个文件即可 . 对 于单 站PUP产品 的观测 时间同步 问题 , 要 使分 布在 全 国的

1 0 0多 部雷 达保 持 同步观 测基 本 上是不 可行的, 故各地上传上来 的雷达产品资料的时间一般都有一定 的时间差.国外有些拼 图系统在处理这些时差 时,采用 了外推的技术 , 即将拼图时间前的一些雷达回波按 照一定的算法( 如结合某高度层上 的水平风场或 风暴追踪信息等) 推移到当前的拼图时间, 用经过外推后的数据进行拼 图.经过这样 的处理后 , 可以在一定 程 度上 改善 观测 时 间不 同步 的问题 , 但 在具 体实 施过 程 中却 很 困难 , 而且 也 会产 生一些误差 . 目前 , 由于雷 达 数据 处理 环境 和能 力的限制 , 只能采 用各 站上 传的PUP产 品进 行拼图,而PUP产品在生 成时,也没有考 虑对体扫的各个锥面数据进行时间同步.对于全国拼图而言 , 由于新一代天气雷达是全天时连续工作的, 在 维普资讯 http://www.cqvip.com 4期 刘雪 涛等 : F OS E系统 中的新一 代天 气雷 达拼 图及 单站 产 品制作

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3 保证各 站 的雷 达控 制计算 机走 时 准确 和产 品数据 处理 、 传 输及 时 的情况 下,各站产品的时 间差 应该 可 以控制 在一 个观测 周期内,即5~6 mi n内.另外 , 由于 F OS E系统对 拼 图产 品 的显 示 限制 , 全 国和........