TBB資料的處理及應用

第32卷,第2期氣象Vol 32 No. 22006年2月METEOROLOGICAL MONTHLY,2006TBB資料的處理及應用傅昺珊岳艷霞2李國翠(1.河北省石家莊市氣象臺,050081;2.蘭州大學(xué))提要:在汛期的短時(shí)預報工作中,常規資料從時(shí)間分辨率和空間分辨率都不能滿(mǎn)足短時(shí)預報,尤其是災害性夭氣的臨近預警的需求。TBB資料以其高時(shí)空分辨率能夠很好地反映強天氣系統的發(fā)生、發(fā)展和消亡,尤其能定量指示對流云的發(fā)展高度,通過(guò)分析TBB資料,找出了可以進(jìn)行強對流天氣臨近預警的關(guān)鍵區和關(guān)鍵指標,尤其當亮溫在-63℃~-80℃時(shí)對暴雨的產(chǎn)生有很好的指示作用,強對流的面積和層次的變化對暴雨也有很好的指示作用,不但可以大大降低災害性天氣的漏報率,也在短時(shí)預報的精細化和準確率上有明顯提高。同時(shí),還提供了TBB資料處理和實(shí)時(shí)顯示系統,處理部分包括用 MATLAB編程將9210下傳的每小時(shí)1次的TBB資料轉換成圖像文件,實(shí)時(shí)顯示系統具有動(dòng)畫(huà)、統計和單點(diǎn)顯示等功能。關(guān)鍵詞:TBB強對流預警顯示系統TBB Data Processing and applicationFu bingshan Yue Yanxia Ii guocui(1, Shijiazhuang Meteorology Office, Hebei Province 050081; 2. Lanzhou University)Abstract: The data of TBB has high temporal-special resolution. And it can describe how theheavy convective cloud generates, develops and dissipates, especially tbb can be used to de-termine the top height of convective cloud. Based on the hourly data of TBB obtained fromCMA, the key areas for severe convective weather warning and the key indicator for now-casting of heavy convective system are found. In addition, the displaying system of TBBof the functions such as animation, statd nnint inlaying, is set up.Key Words: TBB processing heavy convective sy中國煤化工CNMHG收稿期:2005年1月4日;修定稿日期:2005年11月7日第2期傅咼珊等:TBB資料的處理及應用41引言1.2將教據文件轉換成圖像文件為了更加直觀(guān)的表示天氣系統的變化氣象衛星紅外通道的觀(guān)測值,是云頂和本研究用 MATLAH編程語(yǔ)言將亮溫場(chǎng)的數無(wú)云或少云區地球表面向太空發(fā)射的輻射。據資料繪制成圖像,用不同的顏色表示不同通常將它以相當黑體溫度( Black body的亮溫,以達到視覺(jué)上層次很清楚,當有對Temperature,縮寫(xiě)為T(mén)BB)來(lái)表示,并且流云發(fā)展時(shí),根據顏色梯度可以很清楚的判稱(chēng)之為“亮度溫度”或者“亮溫”。TBB資斷對流云的高度及面積,每小時(shí)一次的亮溫料可以揭示出云的存在和云所處演變階段中資料可以動(dòng)態(tài)的反映云的發(fā)生、發(fā)展和消的一些顯著(zhù)特征。TBB是形成云圖的原始亡。 MATLAB繪圖時(shí)設了6個(gè)層次,見(jiàn)圖基礎資料,云圖上形象直觀(guān)地展示出了從行1,可以清楚地看到,圖中有4個(gè)很強的中星尺度到天氣尺度,以及從中尺度到雷暴尺尺度對流云團在發(fā)展,而且云頂亮溫已達到度等各種不同天氣系統的云系和云型諸多特80℃C以上,說(shuō)明對流云的高度已穿透對流征,從而可以推論發(fā)生在大氣中的動(dòng)力和熱層頂,冷暖色調的分界線(xiàn)很清楚,這代表著(zhù)力過(guò)程,在短期、短時(shí)及臨近天氣分析和預冷暖空氣的交接面,而對流云團發(fā)生在交接報中發(fā)揮重要作用1用時(shí)空分辨率高的靜面附近也是與天氣學(xué)的鋒面附近容易出現對止衛星資料,尤其亮溫資料不僅可以觀(guān)測大流是一致的。冷色調后傾,說(shuō)明對流云隨著(zhù)范圍云系分布,而且可以觀(guān)測中小尺度云系高度的增加是后傾的的發(fā)生發(fā)展、成熟和消散演變的全過(guò)程。王小蘭等在對流降水云輻射特性方面進(jìn)行了四5受研究,指出亮溫的極低值并不對應冰晶和雪含量的最高值,與降水強度的最大值區在位置上也有一定的偏差。本文結合9210下傳的TBB資料的應用,給出解讀的格式和臺站業(yè)務(wù)應用的方法。1資料處理1.1資料解讀圖1TBB數據文件轉換成圖像TBB資料目前9210下傳的是風(fēng)云2號深色為亮溫低值,淺色為亮溫高值C星的產(chǎn)品,由9210提供的程序可以解讀成 MICAPS第4類(lèi)格式,也可以用FORTRAN、VC++等編程語(yǔ)言,將二進(jìn)制文1.3降水強度和亮溫的關(guān)系件解讀成所需要的文本,用 MATLAB等編n凵中國煤化工與所在地區對應程語(yǔ)言將數據文件繪成圖像文件。亮溫數據的亮CNMHG果是層積云降計量單位是華氏溫度,該研究根據需要已經(jīng)水,往往云頂不一定很高,也就是云頂亮溫轉換成攝氏溫度。不一定很低,但當水汽充足時(shí)也可以產(chǎn)生很42氣象第32卷強的降水。如果是強對流天氣發(fā)展,云頂亮還沒(méi)有業(yè)務(wù)運行多普勒雷達,只有713雷溫一般在一60℃以下,有時(shí)會(huì )達到-100℃達,本研究只結合713雷達和白動(dòng)站的資料以下,云頂溫度越低說(shuō)明云頂越高,對流越分析了2003年7月30日石家莊的區域暴旺盛。據統計,87.3%以上的暴雨發(fā)生在雨,根據上述指標設置報警程序,15時(shí)第63~-80℃的云頂亮溫區域,強降雨區總二關(guān)鍵區內有-60℃的亮溫生成,機器自動(dòng)是位于云團東南側,云團前進(jìn)的方向,而云給出聲音報警并提小預報員在第二關(guān)鍵區有團后部降雨較小。另外判斷降水強度的大新的對流發(fā)生,請參考更多的資料判斷系統小還要配合水汽輸送和輻合情況,而降水強的發(fā)生發(fā)展。16時(shí)亮溫場(chǎng)再次聲音報警度越強可能導致的地質(zhì)災害可能性越大。為提示第二和第三關(guān)鍵區均有對流加強,預報了最大限度發(fā)揮亮溫場(chǎng)的作用,及時(shí)進(jìn)行強員進(jìn)一步分析河北省中南部每小時(shí)一次的自對流天氣預警,本研究針對石家莊市選定了動(dòng)站資料。圖3給出了15時(shí)和16時(shí)的地面東西南北四個(gè)關(guān)鍵區作為強對流天氣的預警自動(dòng)站資料計算的假相當位溫分布圖,由圖的關(guān)鍵區,見(jiàn)圖2。當某一關(guān)鍵區出現3可見(jiàn)在石家莊東部、衡水西部到邢臺、邯60℃的亮溫時(shí),或者當區內1小時(shí)內亮溫的鄲一帶有一能量高值區,并且從風(fēng)場(chǎng)看(圖變化超過(guò)-20℃時(shí),則以聲音報瞥的形式給4)配合高值區有風(fēng)切變,這預示著(zhù)在石家預報員提示這一方向的強對流警示,提醒預莊的東南部、衡水西部、邢臺北部將有強輻報員查閱雷達資料、自動(dòng)站資料以及相關(guān)的合,也就對流在這里可能要加強。結果看資料,最大限度延長(cháng)災害性天氣警報的時(shí)來(lái),從19時(shí)38分的713雷達圖上反映,對效,將強對流漏報率降低到最低。應上述區域有一條新生的不穩定云帶發(fā)展圖5給出了30日20時(shí)和22時(shí)亮溫圖,由圖可見(jiàn),在石家莊東南部有一中尺度云團發(fā)第一關(guān)鍵區8875N,11351)(3875N,1547)展,圖像顏色層次分明,表示對流很強盛,實(shí)況表明,石家莊東部縣(市)出現了短時(shí)間的暴雨天氣,其中辛集觀(guān)測站1小時(shí)降水量最大為43mm,6小時(shí)總降水量達到了鍵第四關(guān)鍵區110mm。2004年7月12日17時(shí)30分到19時(shí)30分左右,一強雷暴云團自西向東橫掃上(3744N,355E)(374N,1547E)海,申城狂風(fēng)大作、暴雨如注。圖6給出了a0yN115B第三關(guān)鍵區1687°7月12日14~19時(shí)的亮溫場(chǎng)圖。由圖6可圖2石家莊強對流天氣警示的四個(gè)關(guān)鍵區見(jiàn),12日上午08時(shí)在我國東部地區就已經(jīng)存在一條南北向的對流云帶,它是副熱帶高亮溫資料及其它資料在短時(shí)預報中的應壓邊緣的西南暖濕氣流和西來(lái)槽攜帶的冷空用氣接壤形成的,隨著(zhù)高空槽的東移,副高邊緣中國煤化工多,云頂溫度最低當某一方向警示有強對流天氣時(shí),預報值CNMH(很高,對流很強員需要進(jìn)一步査閱其它資料,以確認未來(lái)短盛,已穿透對流層頂。17時(shí)移入上海,造時(shí)間內強天氣的發(fā)生地,2003年石家莊市成2004年很有名的“7.12”上海大暴雨。第2期傅咼珊等:TB資料的處理及應用430038586高值高值L14.011101150117,0圖32003年7月30日15:00(a)、16:00(b)地面假相當位溫(℃)分布情況(實(shí)線(xiàn)內為高值區)43770114.0115.0116.0117.0圖42003年7月30月15:00(a)、16:00(b)地面風(fēng)場(chǎng)(實(shí)線(xiàn)為風(fēng)切變)60N5O°N758595125°E中國煤化工圖52003年7月30日20時(shí)(a)、CNMHG44氣象第32卷像琴彩軍爾3客圖6(a)~(分別為2004年7月12日08、13、15、17、18、19時(shí)亮溫場(chǎng)圖3亮溫場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示系統3.2統計功能在單幅圖像顯示狀態(tài)下,從右面工具欄為了預報員方便瀏覽和分析TBB資料,中選擇“統計”按鈕。亮溫圖上出現一矩形制作了亮溫資料實(shí)時(shí)顯示系統,首先包括資框。用鼠標可對此框進(jìn)行移動(dòng),改變大小等料處理部分:用 MATLAB語(yǔ)言將9210每操作來(lái)選擇一塊需統計的區域,按下鼠標右小時(shí)下傳的數據資料轉換成圖像,同時(shí)用鍵,出現亮溫圖的直方統計窗口。統計內容FORTRAN語(yǔ)言解讀成文本形式。然后通包括所選擇區域的經(jīng)緯度,區域范圍內的最過(guò)實(shí)時(shí)顯示系統可以實(shí)現以下幾個(gè)功能。低、最高和平均亮溫值以及小于-50℃、小3.1動(dòng)畫(huà)功能于-60℃、小于-80℃所占的面積百分比,有利于分析強對流的發(fā)展情況在單幅顯示時(shí),選擇右邊工具欄中的動(dòng)3.3單點(diǎn)顯示功能畫(huà)按鈕,即可進(jìn)入動(dòng)畫(huà)狀態(tài)。進(jìn)入動(dòng)畫(huà)狀態(tài)之后,動(dòng)畫(huà)幅數缺省值為24幅。同時(shí)列出在單幅圖像顯示狀態(tài)下,要顯示圖上任了候選動(dòng)畫(huà)文件名,可以將候選文件選入到意點(diǎn)的有關(guān)參數,按下右面工具欄中的“顯動(dòng)畫(huà)文件,也可以將動(dòng)畫(huà)文件選出到候選文示單點(diǎn)參數”按鈕后,將鼠標放置于亮溫場(chǎng)件,通過(guò)動(dòng)畫(huà)方便預報員瀏覽對流旺盛區的圖片凵中國煤化工字狀,這時(shí)右面變化和移動(dòng)情況。工具CNMHG指圖像位置的參數,參數包括鼠標所指的亮溫場(chǎng)的經(jīng)度、緯度和亮溫值,將鼠標游離于亮溫場(chǎng)任意位第2期傅咼珊等:TBB資料的處理及應用置,該系統跟蹤顯示鼠標所在點(diǎn)的經(jīng)緯度和報警,提示預報員進(jìn)一步分析最新資料,以亮溫值。高時(shí)效實(shí)現災害性天氣預警。3.4縮小與放大功能(3)配合雷達、自動(dòng)站等資料,亮溫場(chǎng)資料可以用于短時(shí)預報及災害性天氣的預系統工具條提供更方便的縮放下拉式選警擇放大和縮小圖標。(4)亮溫顯示系統給出了動(dòng)畫(huà)、統計和單點(diǎn)顯示等功能,為預報員提供了瀏覽和分結論析亮溫場(chǎng)的有效手段。(1)臺站業(yè)務(wù)中可以將亮溫數據資料參考文獻轉換成圖像文件,并且用不同的顏色將層次1江吉喜,范梅珠.輻射亮溫的生成和應用.中國氣象表示出來(lái),當有對流云發(fā)展時(shí),根據顏色梯局培訓中心科技培訓部,2001:130~13l度可以很清楚的判斷對流云的高度及面積,2王小蘭,程明虎,崔哲虎.對流性降水云輻射特性研究.氣象,2005,31(9):3~7.每小時(shí)一次的亮溫資料可以動(dòng)態(tài)的反映云的3張書(shū)余,公圖增強處理在人工增雨作業(yè)中的應用,云發(fā)生、發(fā)展和消亡降水物理和人工增雨技術(shù)研究,北京:氣象出版社(2)建立對預報員進(jìn)行警示的關(guān)鍵區,1994:202~205當關(guān)鍵區內有-60℃亮溫出現時(shí),機器自動(dòng)中國煤化工CNMHG