浅析数值预报产品在支线机场中应用
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`摘 要】 为了提高支线机场的气象预报准确率，本文以GFS数值模式产品为例，从资料获取、处理以及释用等方面进行介绍，探讨了模式产品的优势和缺陷，指出了预报员对待模式产品的合理思路，强调了预报准确率的提高应经验、数值和统计预报相结合。
【关键词】 数值预报 支线机场 产品释用
1 引言
改革开放以来，我国天气学研究及其业务天气预报取得了长足进步，特别是在预报业务手段与方法上有了很大的发展[1]。数值预报作为业务天气预报最重要的手段之一，已成为预报员日常工作不可或缺的工具，尤其在航空气象领域。我国新建支线机场地理位置往往较为偏僻，在气象资料获取方面存在较大困难，精细化预报也处于从无到有阶段，制约着机场气象预报准确率的提高。随着民航业快速发展，对天气预报精度越来越高，为了促进预报水平迅速提高，本文以美国国家环境中心的GFS模式产品为例，从数据下载、处理以及释用等方面进行介绍，以期对支线机场预报员提高业务水平有所帮助。
2 模式简介
GFS模式基于一些常用表达式，包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、水汽方程等，采用谱展开的数值计算方法，水平截断波数为382，水平分辨率为34km，垂直分层数为64层。其输出数据插值于0.5°×0.5°网格点，以3h为间隔，有效时段180h，垂直分层为47层，存储于NOMADS上。
3 数据下载
0.5°×0.5°数据资料每天更新4次，起始时间分别为00、06、12、18（UTC），大约在起始时间3.5h后上传至服务器，下载链接为：http：//nomads.ncep.noaa.gov/pub/data/nccf/com/gfs/prod。然而每天下载四个时次的数据需要占用大量时间和带宽，因此我们将采用分字段分时间下载。首先下载get_gfs.pl（ftp：//ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd51we/fast_downloading_grib/get_gfs.pl）、perl（http：///）和cURL（http：//curl.haxx.se/）；其次安装perl，将get_gfs.pl的首行perl路径修改为指向本地perl编译器，37行的cURL路径修改为指向本地cURL可执行文件；最后在命令提示行中执行：perl get_gfs.pl data DATE HR0 HR1 DHR VARS LEVS DIRECTORY。其中DATE表示预报起始时间，HR0表示下载起始时次，HR1表示下载结束时次，DHR表示下载间隔时间，VARS表示所要下载变量，LEVS表示变量所在高度层，DIRECTORY表示本地存储目录。例如：perl get_gfs.pl data 2013051800 0 36 3 UGRD：VGRD 200_mb c：/gfs/data。另外，这种下载不支持格点范围选择，但是我们可以修改get_gfs.pl，调试为自动下载，并做下载文件是否完整等判断。
4 数据处理
0.5°×0.5°数据资料均为grib2文件，本文着重介绍如何使用GrADS气象图形系统对GFS数值预报产品进行要素数据提取和绘图处理。首先使用g2ctl工具生成描述文件（！g2ctl文件路径/文件名>路径/model.ctl），并根据所下载变量有效时段和间隔，对描述文件进行简单修改；其次使用gribmap工具生成映射文件（！gribmap-v-i路径/ctl文件名）；最后便可以编写GS文件，按照天气预报业务和科研需求制作不同的图形，例如各种气象要素、气象指数以及物理量场的水平分布、时间演变以及时间高度剖面图等。
5 产品释用
模式产品在业务天气预报中发挥着重要作用，其对大气环流形势演变的预报准确率已远超预报员的主观经验判断[2]，随着模式精度的提高，对地面要素场的预报精度也基本符合业务应用。在对哈尔滨机场2011至2012年两年间的风向、风速、降水、最高/低气温等要素检验中发现，其平均准确率为87.3%（参考中华人民共和国民用航空行业标准航空气象部分：航务上需要的预报精度）。但是，模式性能随空间、季节、层次等差异表现出不稳定性，且在雷暴、能见度、低云云高等方面没有直接产品，因此应结合数值预报产品和实测数据，采用概率统计、人工智能等方法，对模式输出释用进行本地化，从而改进预报准确率。
6 结语
任何统计预报技术的发展，都离不开预报员经验的积累[1]，预报员对模式产品的分析订正能力可以反映出现代预报员的综合水平。因此在支线机场气象预报事业的发展中，应充分利用海量数值预报产品，加强本地化应用工作的开展，积累数值模式产品释用经验，提高预报准确率，为民航事业的可持续发展做出贡献。
参考文献：
[1]伍荣生，谈哲敏，王元.我国业务天气预报发展的若干问题思考.气象科学，2007，27（1）：112-118.
[2]程正泉，廖代强.数值天气预报模式产品在预报业务中的应用.广东气象，2012，34（4）：1-9.