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(yīng)用傅昺珊岳艷霞2李國翠(1.河北省石家莊市氣象臺(tái),050081;2.蘭州大學(xué))提要:在汛期的短時(shí)預(yù)報(bào)工作中,常規(guī)資料從時(shí)間分辨率和空間分辨率都不能滿足短時(shí)預(yù)報(bào),尤其是災(zāi)害性夭氣的臨近預(yù)警的需求。TBB資料以其高時(shí)空分辨率能夠很好地反映強(qiáng)天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和消亡,尤其能定量指示對(duì)流云的發(fā)展高度,通過分析TBB資料,找出了可以進(jìn)行強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)警的關(guān)鍵區(qū)和關(guān)鍵指標(biāo),尤其當(dāng)亮溫在-63℃~-80℃時(shí)對(duì)暴雨的產(chǎn)生有很好的指示作用,強(qiáng)對(duì)流的面積和層次的變化對(duì)暴雨也有很好的指示作用,不但可以大大降低災(zāi)害性天氣的漏報(bào)率,也在短時(shí)預(yù)報(bào)的精細(xì)化和準(zhǔn)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(tǒng),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(zhuǎn)換成圖像文件,實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)具有動(dòng)畫、統(tǒng)計(jì)和單點(diǎn)顯示等功能。關(guān)鍵詞:TBB強(qiáng)對(duì)流預(yù)警顯示系統(tǒng)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(yīng)用41引言1.2將教據(jù)文件轉(zhuǎn)換成圖像文件為了更加直觀的表示天氣系統(tǒng)的變化氣象衛(wèi)星紅外通道的觀測值,是云頂和本研究用 MATLAH編程語言將亮溫場的數(shù)無云或少云區(qū)地球表面向太空發(fā)射的輻射。據(jù)資料繪制成圖像,用不同的顏色表示不同通常將它以相當(dāng)黑體溫度( Black body的亮溫,以達(dá)到視覺上層次很清楚,當(dāng)有對(duì)Temperature,縮寫為TBB)來表示,并且流云發(fā)展時(shí),根據(jù)顏色梯度可以很清楚的判稱之為“亮度溫度”或者“亮溫”。TBB資斷對(duì)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)展和消的一些顯著特征。TBB是形成云圖的原始亡。 MATLAB繪圖時(shí)設(shè)了6個(gè)層次,見圖基礎(chǔ)資料,云圖上形象直觀地展示出了從行1,可以清楚地看到,圖中有4個(gè)很強(qiáng)的中星尺度到天氣尺度,以及從中尺度到雷暴尺尺度對(duì)流云團(tuán)在發(fā)展,而且云頂亮溫已達(dá)到度等各種不同天氣系統(tǒng)的云系和云型諸多特80℃C以上,說明對(duì)流云的高度已穿透對(duì)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(diào)的分界線很清楚,這代表著力過程,在短期、短時(shí)及臨近天氣分析和預(yù)冷暖空氣的交接面,而對(duì)流云團(tuán)發(fā)生在交接報(bào)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(xiàn)對(duì)止衛(wèi)星資料,尤其亮溫資料不僅可以觀測大流是一致的。冷色調(diào)后傾,說明對(duì)流云隨著范圍云系分布,而且可以觀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程。王小蘭等在對(duì)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(duì)應(yīng)冰晶和雪含量的最高值,與降水強(qiáng)度的最大值區(qū)在位置上也有一定的偏差。本文結(jié)合9210下傳的TBB資料的應(yīng)用,給出解讀的格式和臺(tái)站業(yè)務(wù)應(yīng)用的方法。1資料處理1.1資料解讀圖1TBB數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成圖像TBB資料目前9210下傳的是風(fēng)云2號(hào)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類格式,也可以用FORTRAN、VC++等編程語言,將二進(jìn)制文1.3降水強(qiáng)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(qū)對(duì)應(yīng)程語言將數(shù)據(jù)文件繪成圖像文件。亮溫?cái)?shù)據(jù)的亮CNMHG果是層積云降計(jì)量單位是華氏溫度,該研究根據(jù)需要已經(jīng)水,往往云頂不一定很高,也就是云頂亮溫轉(zhuǎn)換成攝氏溫度。不一定很低,但當(dāng)水汽充足時(shí)也可以產(chǎn)生很42氣象第32卷強(qiáng)的降水。如果是強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展,云頂亮還沒有業(yè)務(wù)運(yùn)行多普勒雷達(dá),只有713雷溫一般在一60℃以下,有時(shí)會(huì)達(dá)到-100℃達(dá),本研究只結(jié)合713雷達(dá)和白動(dòng)站的資料以下,云頂溫度越低說明云頂越高,對(duì)流越分析了2003年7月30日石家莊的區(qū)域暴旺盛。據(jù)統(tǒng)計(jì),87.3%以上的暴雨發(fā)生在雨,根據(jù)上述指標(biāo)設(shè)置報(bào)警程序,15時(shí)第63~-80℃的云頂亮溫區(qū)域,強(qiáng)降雨區(qū)總二關(guān)鍵區(qū)內(nèi)有-60℃的亮溫生成,機(jī)器自動(dòng)是位于云團(tuán)東南側(cè),云團(tuán)前進(jìn)的方向,而云給出聲音報(bào)警并提小預(yù)報(bào)員在第二關(guān)鍵區(qū)有團(tuán)后部降雨較小。另外判斷降水強(qiáng)度的大新的對(duì)流發(fā)生,請(qǐng)參考更多的資料判斷系統(tǒng)小還要配合水汽輸送和輻合情況,而降水強(qiáng)的發(fā)生發(fā)展。16時(shí)亮溫場再次聲音報(bào)警度越強(qiáng)可能導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害可能性越大。為提示第二和第三關(guān)鍵區(qū)均有對(duì)流加強(qiáng),預(yù)報(bào)了最大限度發(fā)揮亮溫場的作用,及時(shí)進(jìn)行強(qiáng)員進(jìn)一步分析河北省中南部每小時(shí)一次的自對(duì)流天氣預(yù)警,本研究針對(duì)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(qū)作為強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)警自動(dòng)站資料計(jì)算的假相當(dāng)位溫分布圖,由圖的關(guān)鍵區(qū),見圖2。當(dāng)某一關(guān)鍵區(qū)出現(xiàn)3可見在石家莊東部、衡水西部到邢臺(tái)、邯60℃的亮溫時(shí),或者當(dāng)區(qū)內(nèi)1小時(shí)內(nèi)亮溫的鄲一帶有一能量高值區(qū),并且從風(fēng)場看(圖變化超過-20℃時(shí),則以聲音報(bào)瞥的形式給4)配合高值區(qū)有風(fēng)切變,這預(yù)示著在石家預(yù)報(bào)員提示這一方向的強(qiáng)對(duì)流警示,提醒預(yù)莊的東南部、衡水西部、邢臺(tái)北部將有強(qiáng)輻報(bào)員查閱雷達(dá)資料、自動(dòng)站資料以及相關(guān)的合,也就對(duì)流在這里可能要加強(qiáng)。結(jié)果看資料,最大限度延長災(zāi)害性天氣警報(bào)的時(shí)來,從19時(shí)38分的713雷達(dá)圖上反映,對(duì)效,將強(qiáng)對(duì)流漏報(bào)率降低到最低。應(yīng)上述區(qū)域有一條新生的不穩(wěn)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,在石家莊東南部有一中尺度云團(tuán)發(fā)第一關(guān)鍵區(qū)8875N,11351)(3875N,1547)展,圖像顏色層次分明,表示對(duì)流很強(qiáng)盛,實(shí)況表明,石家莊東部縣(市)出現(xiàn)了短時(shí)間的暴雨天氣,其中辛集觀測站1小時(shí)降水量最大為43mm,6小時(shí)總降水量達(dá)到了鍵第四關(guān)鍵區(qū)110mm。2004年7月12日17時(shí)30分到19時(shí)30分左右,一強(qiáng)雷暴云團(tuán)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(qū)1687°7月12日14~19時(shí)的亮溫場圖。由圖6可圖2石家莊強(qiáng)對(duì)流天氣警示的四個(gè)關(guān)鍵區(qū)見,12日上午08時(shí)在我國東部地區(qū)就已經(jīng)存在一條南北向的對(duì)流云帶,它是副熱帶高亮溫資料及其它資料在短時(shí)預(yù)報(bào)中的應(yīng)壓邊緣的西南暖濕氣流和西來槽攜帶的冷空用氣接壤形成的,隨著高空槽的東移,副高邊緣中國煤化工多,云頂溫度最低當(dāng)某一方向警示有強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí),預(yù)報(bào)值CNMH(很高,對(duì)流很強(qiáng)員需要進(jìn)一步査閱其它資料,以確認(rèn)未來短盛,已穿透對(duì)流層頂。17時(shí)移入上海,造時(shí)間內(nèi)強(qiáng)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(yīng)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(dāng)位溫(℃)分布情況(實(shí)線內(nèi)為高值區(qū))43770114.0115.0116.0117.0圖42003年7月30月15:00(a)、16:00(b)地面風(fēng)場(實(shí)線為風(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)亮溫場圖3亮溫場實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)3.2統(tǒng)計(jì)功能在單幅圖像顯示狀態(tài)下,從右面工具欄為了預(yù)報(bào)員方便瀏覽和分析TBB資料,中選擇“統(tǒng)計(jì)”按鈕。亮溫圖上出現(xiàn)一矩形制作了亮溫資料實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng),首先包括資框。用鼠標(biāo)可對(duì)此框進(jìn)行移動(dòng),改變大小等料處理部分:用 MATLAB語言將9210每操作來選擇一塊需統(tǒng)計(jì)的區(qū)域,按下鼠標(biāo)右小時(shí)下傳的數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)換成圖像,同時(shí)用鍵,出現(xiàn)亮溫圖的直方統(tǒng)計(jì)窗口。統(tǒng)計(jì)內(nèi)容FORTRAN語言解讀成文本形式。然后通包括所選擇區(qū)域的經(jīng)緯度,區(qū)域范圍內(nèi)的最過實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)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)畫功能于-60℃、小于-80℃所占的面積百分比,有利于分析強(qiáng)對(duì)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)顯示功能畫按鈕,即可進(jìn)入動(dòng)畫狀態(tài)。進(jìn)入動(dòng)畫狀態(tài)之后,動(dòng)畫幅數(shù)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)畫文件名,可以將候選文件選入到意點(diǎn)的有關(guān)參數(shù),按下右面工具欄中的“顯動(dòng)畫文件,也可以將動(dòng)畫文件選出到候選文示單點(diǎn)參數(shù)”按鈕后,將鼠標(biāo)放置于亮溫場件,通過動(dòng)畫方便預(yù)報(bào)員瀏覽對(duì)流旺盛區(qū)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(shù),參數(shù)包括鼠標(biāo)所指的亮溫場的經(jīng)度、緯度和亮溫值,將鼠標(biāo)游離于亮溫場任意位第2期傅咼珊等:TBB資料的處理及應(yīng)用置,該系統(tǒng)跟蹤顯示鼠標(biāo)所在點(diǎn)的經(jīng)緯度和報(bào)警,提示預(yù)報(bào)員進(jìn)一步分析最新資料,以亮溫值。高時(shí)效實(shí)現(xiàn)災(zāi)害性天氣預(yù)警。3.4縮小與放大功能(3)配合雷達(dá)、自動(dòng)站等資料,亮溫場資料可以用于短時(shí)預(yù)報(bào)及災(zāi)害性天氣的預(yù)系統(tǒng)工具條提供更方便的縮放下拉式選警擇放大和縮小圖標(biāo)。(4)亮溫顯示系統(tǒng)給出了動(dòng)畫、統(tǒng)計(jì)和單點(diǎn)顯示等功能,為預(yù)報(bào)員提供了瀏覽和分結(jié)論析亮溫場的有效手段。(1)臺(tái)站業(yè)務(wù)中可以將亮溫?cái)?shù)據(jù)資料參考文獻(xiàn)轉(zhuǎn)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(yīng)用.中國氣象表示出來,當(dāng)有對(duì)流云發(fā)展時(shí),根據(jù)顏色梯局培訓(xùn)中心科技培訓(xùn)部,2001:130~13l度可以很清楚的判斷對(duì)流云的高度及面積,2王小蘭,程明虎,崔哲虎.對(duì)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張書余,公圖增強(qiáng)處理在人工增雨作業(yè)中的應(yīng)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(duì)預(yù)報(bào)員進(jìn)行警示的關(guān)鍵區(qū),1994:202~205當(dāng)關(guān)鍵區(qū)內(nèi)有-60℃亮溫出現(xiàn)時(shí),機(jī)器自動(dòng)中國煤化工CNMHG