天氣預報能讓我們更好的為明天的行動做好準備，通過這些能讓我們更充足的利用好時間等等，可是對于預報的應用技術可能大家都不是很清楚。在這里小編做了以下闡述。文章發表在：《氣象與環境學報》,《氣象與環境學報》ournal of Meteorology and Environment(雙月刊)曾用刊名：遼寧氣象，創刊于1984年，主要報道氣象、大氣環境與生態環境基礎研究和應用研究方面的創新性研究成果以及有新觀點的綜述性文章等，以促進國內外學術交流，繁榮我國氣象與環境科學事業。堅持為社會主義服務的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結合的嚴謹學風，傳播先進的科學文化知識，弘揚民族優秀科學文化，促進國際科學文化交流，探索防災科技教育、教學及管理諸方面的規律，活躍教學與科研的學術風氣，為教學與科研服務。

　　摘要：網絡通訊保障子系統此系統保障指數預報所需實況要素和預報要素資料從網絡中獲取,實現了資料共享、指數計算可同步運行的功能。每個子系統間既相互獨立又相互關聯,信息資料處理系統將氣象要素預報和實況資料處理后,進入指數計算與預報系統,預報結果通過輸出、分級和防范系統生成最終結果。網絡通訊系統將3個子系統聯系起來。

　　關鍵詞：環境預報,管理制度,環境論文

　　1 引言

　　隨著城市規模的擴大及生活水平的提高,人們在追求物質生活高質量的同時,越來越關注周圍的生存環境和環境給人們的生產和生活造成的影響,為跟上時代的發展,滿足公眾和生產部門的需求,環境氣象學作為一門新興的邊緣學科應運而生,在全國各地蓬勃發展。其中,北京氣象局建立了《城市環境氣象事業示范項目》;江蘇省研制了《環境氣象指數系列及其業務系統》,建立了70多種環境氣象指數;湖北省研制的具備文字動畫顯示功能的《城市環境氣象服務系統》已在全省推廣應用。環境氣象學所涉及的內容非常廣泛,其中有關于大氣邊界層的空氣質量和大氣污染擴散規律的問題,涉及到化學方面的紫外線輻射等問題,還有涉及到醫學方面的氣象與疾病以及工程氣象等等。總之,環境氣象學涉及到氣象學、氣候學、大氣物理、大氣化學、生態學、生物學、工程學、流行病學等諸多領域。環境指數是評價人類生存或各種活動的指標,從事不同的活動其環境氣象指數是不同的,我們根據內蒙古地區的地理氣候特點,找出環境指數對氣象要素和非氣象要素的依賴關系,研制建立了五大類30多種環境指數。這些預報指數的研制不僅可以滿足人們的生產和生活需求,同時也為擴大氣象服務領域奠定了基礎。

　　2 系統概述

　　系統用VB6.0語言編程,在Windows操作系統下運行。采用從資料收集、指數計算到結果生成的準自動化與人機交互相結合的方式,實現了30多種指數一次性計算生成和單個氣象指數獨立運行并可在人機交互的平臺上進行必要的修正。這樣既符合氣象現代化和自動化的發展趨勢,又使預報人員能夠充分利用預報經驗。系統分綜合指數預報系統和獨立預報系統兩個子系統。綜合指數預報系統建立了五大類30多種指數,分別是生存環境指數類:空氣污染潛勢預報指數、紫外線輻射強度指數;生活指數類:晨練指數、釣魚指數、旅游指數、晾曬指數、穿衣指數;醫療氣象指數類:體感溫度、人體舒適度、風寒指數、感冒指數、中暑指數、上(下)呼吸道傳染指數、腦血管、心血管等;防治自然災害指數:城市火險等級指數、混凝土凍害等級指數;公用事業氣象指數類:商場客流量、空調銷售指數等。綜合指數預報子系統分資料采集模塊、指數計算模塊和結果顯示模塊三部分。資料采集模塊主要收集的資料有T213預報場資料、MICAPS第一類數據、地面要素預報資料等;指數計算模塊包括所有指數的具體運算方法,該部分為系統的核心模塊;結果顯示模塊可將運算結果分不同的預報時段顯示出來,同時也可以對預報文本進行編輯。獨立預報子系統包括風沙指數預報、人體感覺溫度、穿衣指數預報、紫外線強度預報、人體舒適度預報、醫療氣象預報、花粉濃度預報、啤酒指數預報、混凝土凍害預報共九項。這部分從資料采集、參數錄入到模式計算和結果輸出,每項指數預報可獨立運行,它解決了部分資料需人工錄入的問題。

　　3 指數計算技術原理和方法

　　3.1 技術原理

　　根據城市環境氣象指數對氣象因子和非氣象因子的敏感程度和依從關系,利用統計學理論建立預報量(環境氣象指數)與預報因子(氣象因子和非氣象因子)之間的線性和非線性函數關系模型:I(紫外線指數)=f(200hPa溫度x1,400hPa溫度x2,500hPa溫度x3,700hPa溫度x4,850hPa溫度x5, 200hPa位勢高度x6, 850hPa露點溫度x7,500hPa露點溫度x8,實況資料x9)I(穿衣指數)=f(預報環境溫度x1,預報環境風速x2)I(寒冷指數)=f(體溫與環境氣溫之差x1,日平均風速x2)I(釣魚指數)=f(天空狀況x1,日平均風速x2,日平均氣壓x3,日平均氣溫x4)I(晨練指數)=f(天氣x1,最低溫度x2,空氣質量x3)I(冷飲銷售指數)=f(最高氣溫x)I(旅游指數)=f(天氣x1,最高氣溫x2,風力x3,景點特色x4)I(晾曬指數)=f(最高氣溫x1,日平均相對濕度x2,日平均風速x3,天氣x4,季節x5)I(中暑指數)=f(前兩日平均最低氣溫x1,連續大于35℃的累積溫度x2)I(感冒指數)=f(最低氣溫日變化x1,溫度日較差x2,相對濕度x3,氣壓x4)I(混凝土施工凍害指數)=f(日平均氣溫x1,最低氣溫x2,平均風力x3)I(路況指數)=f(天氣x1,積雪x2,最大風速x3)I(火險等級指數)=f(氣溫x1,相對濕度x2,日平均風速x3,降水x4)I(花粉濃度)=f(天空狀況x1,降水x2,相對濕度x3,日平均風速x4)

　　3.2 方法

　　3.2.1 逐步回歸法

　　從可能影響環境指數中的多種因素中挑選出相關好的作為預報因子,用多元線性回歸方法建立回歸方程。如晴空時紫外線指數預報模型是將紫外線輻射強度分成5個等級作為預報量,把T213數值預報模式提供的850、700、500、400、300、200 hPa各層的高度、溫度、露點溫度(Z′,T′,Td′)作為預報因子,通過逐步回歸法,篩選出7個預報因子,并建立了多元線性回歸模型:UVR=-6.447+7.29sinho+0.337×T′d500+0.078×T′200+0.001×Z′200×10...+0.237×T′d850-0.045×T′200+0.083×T′500-0.050×T′400其中:T′200= 7. 057 + 1. 17×T200,T200是200hPa溫度;T′400=0.082+1.009×T400,T400是400hPa溫度;T′500=-1.207+0.975T500,T500是500hPa溫度;T′700=-0.405+1.004×T700,T700是700 hPa溫度;Z′200= - 828. 568 + 1. 066×Z200,Z200是200hPa位勢高度;T′d850=4.71+0.552×Td850,Td850是850hPa露點溫度;T′d500=4.424+0.532×Td500,Td500是500hPa露點溫度;ho是太陽高度角當:UVR<2為最弱, 2

　　3.2.2 因子加權法

　　有些預報量是定性的,且預報因子不僅與氣象要素還與當地的氣候特點、地理條件和狀況有關,需根據不同的因子對預報量的影響程度賦予不同的權重得出無量綱的分值,將分值的和作為預報量(預報指數)。如旅游氣象指數預報,采用因子加權法,由于旅游的氣象因子有降水和大風,另外還有一些非純氣象因子,如:季節、景點植被狀況、景點特色和人文景觀,所以,是否適宜旅游的氣象指數是各方面綜合的結果。按各項影響因子的“打分法”,將累計加分總和作為綜合結果并定為旅游氣象指數T。T=A+B+C+D+E打分標準規定為:A為預報白天的天氣(表1);B為預報的最高溫度(表2);C為預報6級以上大風,若有C為-20,否則為0;D為景點特色景觀,當季草原(6~8月)D為50,非當季D為0;E為人文景觀,有名E為30,無名E為0。

　　3.2.3 經驗公式法

　　如預報穿衣指數,我們采用劉燕根據于永中等人實驗得出的服裝厚度與環境氣溫、風速的相關經驗公式,導出著裝氣象指數:Y=0.61(25.8-X) /(1-0.012V2)式中,Y為室外環境所需服裝厚度的預報值(mm),X是環境溫度預報值(℃),V是環境風速預報值(m?s-1)。劃分標準及預報用語見表4。

　　3.2.4 氣象指標判斷法

　　通過反查天氣系統,找出相關的氣象要素或氣象場作為氣象指標進行判斷,得出相應的預報結果。如:作醫療氣象預報時,我們根據當地氣象條件可能對人體疾病造成影響的情況,選擇了不同的氣象指標作為初判和二級判斷,將24小時是否有鋒面過境作為初判的氣象指標,將3小時變壓、降水、24小時變溫、最低溫度、最高溫度、相對濕度、平均風速作為二級判斷的氣象指標。例:初判24小時有鋒面過境;二判3小時變壓≥2.0hPa,有降水,24小時氣溫下降6℃以上,最低溫度≤-10℃時,預報今天氣象的生物作用:強冷空氣的活動可使副交感神經高度興奮,引起血管收縮及血管平滑肌亢進,血管阻力增加,血壓升高,同時兒茶酚胺分泌增加,易使血小板集聚形成血栓,從而易引起腦中風。此外,該環境條件下,對糖尿病、冠心病病人有不利影響。較大的氣溫日較差還大大增加了感冒的發病率。

　　3.2.5 判別分析法

　　將預報量分為若干個級別,根據預報量的不同級別,選擇前期因子,利用不同類別的樣本,尋找因子與預報量的關系,選擇適當的判別規則、判別因子所屬的類別,實現對預報量的預報。如風沙指數預報,我們根據風力的大小和出現的天氣現象,將預報量(風沙指數)分成5個類別,通過歷史個例選擇了蒙古氣旋、冷鋒、氣壓梯度、地面高壓、高空槽、高空急流、24小時變壓、平流作為預報因子,用多級判別法建立判別函數方程。等級劃分和預報用語見表5。

　　4 系統業務流程

　　本系統業務流程大體分為3個步驟:首先收集資料并做資料處理,形成數據庫;對常規預報及數值預報所需的要素預報值進行輸入或訂正;指數計算并輸出指數預報結果,最后對結果進行分發、上網和打印。

　　5 系統結構和功能

　　(1)信息資料處理子系統處理各種氣象要素的預報值、實況值、數值預報格點資料,實現格點資料與單站資料、定量預報與定性預報的轉換。

　　(2)環境氣象指數系列計算與預報子系統用多種方法建立環境指數預報模式,并利用先進的計算機網絡技術實現環境氣象指數的自動化計算、獨立計算和逐個校準的功能。

　　(3)環境氣象指數輸出及分級、防范措施與對策子系統實現了單站和區域氣象指數的批量和逐個輸出功能,將各種氣象指數的分級和防范對策由計算機自動完成并輸出結果,以文本和網頁形式顯示。

　　6 小結

　　(1)本系統有較強的可移植性,即可根據地方特點調整參數實現本地化。

　　(2)可以根據需要添加或刪除指數預報產品,如我們在研制過程中的公共事業類指數(城市供水指數和城市供電指數),由于缺少相關單位的具體資料而沒有實現最初設計,在收集到所需資料后可充實到系統中。

　　(3)環境氣象預報在氣象預報領域是一門新興的氣象科技,涉及到多方領域,有待于人們深入研究。本系統在研制中借鑒了北京、江蘇、武漢等省市的研究成果,我們在應用過程中還需不斷完善。