孫 俊，呂 斌

（1.中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院四川分院，四川 成都 610072；2.四川省德陽市氣象局，四川 德陽 618000）

四川地區(qū)處于青藏高原東麓，地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，強(qiáng)降水具有突發(fā)性、時空分布不均勻，如何準(zhǔn)確預(yù)報一直是預(yù)報員長期探索的科學(xué)難題。強(qiáng)降水歷史個例普查與分析是災(zāi)害性天氣防御的基礎(chǔ)性工作。從2008年開始，中國氣象局、中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心、中國農(nóng)林水利工會全國委員會聯(lián)合舉辦了七屆全國氣象行業(yè)重要天氣預(yù)報技能競賽。通過競賽活動，有效地增強(qiáng)了天氣預(yù)報人員業(yè)務(wù)技術(shù)能力，促進(jìn)了天氣預(yù)報準(zhǔn)確率的進(jìn)一步提高，對于發(fā)展天氣預(yù)報業(yè)務(wù)具有重要意義。其中歷史個例分析是天氣預(yù)報競賽四個項目中最重要的一項，而強(qiáng)降水預(yù)報又是重點中的難點，極度考驗預(yù)報人員的綜合分析能力。中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院四川分院（下簡稱“四川分院”）承擔(dān)著對全國新任預(yù)報員和西南地區(qū)預(yù)報員的培訓(xùn)工作，通過對預(yù)報人員專業(yè)知識理論、實習(xí)實訓(xùn)的培訓(xùn)促進(jìn)預(yù)報員預(yù)報分析能力的提升。從以往的教學(xué)效果來看，預(yù)報員培訓(xùn)理論講授課和預(yù)報實習(xí)課中廣泛使用天氣個例分析的教學(xué)方法，能夠幫助學(xué)員建立和完善預(yù)報思路，具有良好的教學(xué)效果。而歷史個例庫建設(shè)不僅能夠滿足教學(xué)需求，更能通過大量個例的歸納總結(jié)提煉相似過程的預(yù)報思路，促進(jìn)預(yù)報能力提升。基于教學(xué)和預(yù)報競賽培訓(xùn)的雙重需求，四川分院打造了“四川省天氣預(yù)報培訓(xùn)與競賽歷史個例分析及應(yīng)用平臺”[1-5]。該平臺收集了四川及周邊省份2014—2018年期間的暴雨災(zāi)害性天氣過程，并對其進(jìn)行全面普查、深入分析、系統(tǒng)歸納、總結(jié)提煉，建立歷史個例分析及考試平臺，促進(jìn)預(yù)報培訓(xùn)工作取得實效。

1 方法和數(shù)據(jù)

平臺采用的數(shù)據(jù)為Micaps格式的高空，地面，歐洲粗、細(xì)網(wǎng)格資料，物理量場，T639，衛(wèi)星云圖，數(shù)值預(yù)報降水資料等。歷史個例分析平臺和考試系統(tǒng)均采用java Web的MVC設(shè)計模式，利用Structs2架構(gòu)，Hibernate持久化綁定MYSQL數(shù)據(jù)庫，以Tomcat為容器。

歷史個例分析平臺部署在Windows Server系統(tǒng)上，實現(xiàn)的主要功能有：個例資料下載，個例分類的添加，刪除與屬性設(shè)置，個例內(nèi)容的增加、刪除與在線編輯，最新技術(shù)文章的增加、刪除與在線編輯，個例評論管理，留言管理（增加、回復(fù)、刪除），個例搜索、站內(nèi)資源管理與管理員屬性設(shè)置等。

歷史個例考試系統(tǒng)部署在CENTOS7.0linux系統(tǒng)上。實現(xiàn)的主要功能有：添加學(xué)生，刪除考生，根據(jù)ID刪除考生，查詢所有考生，修改教師密碼，查看試卷，查看考生答案，刪除全部學(xué)生答案，自動判卷打分，綜合分析統(tǒng)計學(xué)生成績，導(dǎo)出學(xué)生成績等。

2 歷史個例分析平臺主要功能介紹

歷史分析平臺的主界面，該平臺包括個例統(tǒng)計、資料存儲、個例分析、個例分型、歷史資料下載和歷史資料查詢等主要功能。

2.1 個例統(tǒng)計

選擇2014—2018年，逐日08：00至次日08：00四川、貴州、云南、甘肅、陜西、重慶6省大于15個站次，24 h降雨量大于25 mm且至少有一站以上大于50 mm降水的時間。從所有個例中提取出四川本省的大于10站次24 h降水量大于50 mm，將其定義為四川本省的典型過程，其余為西南區(qū)域過程。累計共100余次，其中四川省典型過程46個，西南區(qū)域過程55個。個例時間列表如表1所示。

表1 個例時間列表

2014—2018年西南區(qū)域過程中2018年發(fā)生頻次最高，達(dá)18次，最少出現(xiàn)在2017年，為7次。四川省典型暴雨過程在2018年最多，為15次，最少出現(xiàn)在2014年，為6次。2014、2016和2017年區(qū)域過程均在7次左右。

四川典型暴雨過程從5月開始逐漸增加，到8月達(dá)到最大，為10次，9月開始明顯減少，但9月的暴雨次數(shù)多于5月。

2.2 資料存儲

根據(jù)個例時間讀取過去48 h的高空、地面、歐洲粗網(wǎng)格資料、衛(wèi)星云圖、數(shù)值預(yù)報降水資料、物理量場、T639以及昨日20：00起報的未來48 h歐洲細(xì)網(wǎng)格資料。

平臺對每一次歷史個例的資料單獨存儲，選擇個例時間既可以獨立調(diào)用此次過程對應(yīng)的資料，更便于培訓(xùn)教學(xué)和競賽使用。

2.3 個例分型

平臺重點對2014—2017年的40次四川省典型過程進(jìn)行分析，按照影響系統(tǒng)、降水落區(qū)對個例分型。

2.3.1 影響系統(tǒng)分型

根據(jù)影響四川省典型暴雨過程的影響系統(tǒng)分為高原低槽型、高空低槽型、西南渦型、切變線型和倒槽型。不同類型的影響系統(tǒng)移動軌跡不同，造成降水落區(qū)和量級也不同。截至2018年，四川省典型暴雨個例分型得出，高原低槽個例占最多共計17個，其次是切變線15次，西南渦13次，最少是倒槽2次。說明從高原移動到盆地的影響系統(tǒng)一旦加強(qiáng)，就容易造成四川省典型暴雨過程。同時還可以看到，西南渦和切變導(dǎo)致的暴雨過程也比較多，因此，夏季這些系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和加強(qiáng)值得預(yù)報員重點關(guān)注。

2.3.2 降水落區(qū)分型

2014—2018年，四川省典型暴雨落區(qū)分布顯示在盆地西部，暴雨次數(shù)最多達(dá)到12次，其次是盆地南部，為11次。受地形影響，夏季副高外圍的偏東氣流在四川盆地西部容易引起地形的輻合抬升，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)的降水，所以夏季預(yù)報員應(yīng)重點關(guān)注對流層中低層偏東氣流的作用。

2.4 個例分析

針對72次個例，每次過程都有近30頁PPT詳細(xì)分析。分析中的每一張圖片均保存為png格式和Micaps交互式格式，便于培訓(xùn)教學(xué)使用。通過過去24 h實況形勢場、05：00地面以及數(shù)值預(yù)報對未來24 h的形勢，數(shù)值預(yù)報的相對濕度和比濕預(yù)報、降水預(yù)報以及05∶00衛(wèi)星云圖特征等方面對個例進(jìn)行分析，提取每一次個例特征和預(yù)報著眼點。

2.5 歷史資料查詢

歷史資料查詢功能即每日從Cimise數(shù)據(jù)庫中讀取國家站逐小時氣溫、最高氣溫、最低氣溫、小時降水、最大風(fēng)速等要素并保存成以日期命名的獨立文件，同時降水、氣溫還有直觀的圖形顯示。預(yù)報員通常對典型暴雨過程發(fā)生的日期記憶深刻，為了規(guī)避個例發(fā)生日期對預(yù)報員歷史個例分析的提示，平臺還配置了個例具體時間的模糊程序。通過該程序能夠?qū)€例發(fā)生的具體日期統(tǒng)一到一個虛擬時間，便于更加科學(xué)地考驗學(xué)員歷史個例分析能力。

3 歷史個例考試系統(tǒng)主要功能介紹

該考試系統(tǒng)分區(qū)域歷史個例、本省歷史個例以及精細(xì)化要素預(yù)報幾個考試模塊。系統(tǒng)分為教師端和學(xué)生端，教師端能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生管理和試卷管理功能，可以添加學(xué)生，刪除考生，根據(jù)ID刪除考生，查詢所有考生，修改教師密碼，查看試卷，查看考生答案，刪除全部學(xué)生答案，自動判卷打分，綜合分析統(tǒng)計學(xué)生成績，導(dǎo)出學(xué)生成績等功能。學(xué)生端通過姓名或ID登錄后就能進(jìn)入答題界面，答題結(jié)束提交答卷后能直接查看成績，并分析對錯。通過使用歷史個例考試系統(tǒng)，極大程度地減少了判卷工作量，同時還能降低判卷失誤。學(xué)員答卷、閱卷和分析更加直觀和便捷。

4 結(jié)論與思考

四川分院根據(jù)培訓(xùn)和業(yè)務(wù)需求打造“四川省天氣預(yù)報培訓(xùn)與競賽歷史個例分析及應(yīng)用平臺”，該平臺功能較為完整，能夠基本滿足培訓(xùn)和競賽需求。主要成果表現(xiàn)在以下幾個方面：①個例存儲資料詳盡，滿足預(yù)報競賽所需；②分析個例數(shù)量多，基本涵蓋5年間所有典型和非典型區(qū)域暴雨個例；③個例分析內(nèi)容詳實，預(yù)報著眼點和總結(jié)提煉利于預(yù)報員對個例識別；④資料查詢和下載便捷，便于預(yù)報培訓(xùn)和競賽工作的開展；⑤歷史個例考試系統(tǒng)能夠讓考生和教師擺脫繁重的判卷工作，讓考試更加智能化、人性化，將更多精力用于預(yù)報誤差分析總結(jié)上。

雖然“四川省天氣預(yù)報培訓(xùn)與競賽歷史個例分析及應(yīng)用平臺”建設(shè)取得了一些成績，但仍然有一些值得完善的地方。如歷史個例分析的延續(xù)，應(yīng)根據(jù)每年發(fā)生的強(qiáng)降水個例進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。同時對于歷史個例平臺還應(yīng)該考慮更多的災(zāi)害性個例，如冰雹、大風(fēng)、寒潮等。在目前的基礎(chǔ)上還應(yīng)該加強(qiáng)對同類型強(qiáng)降水個例的歸納和總結(jié)，進(jìn)一步分析強(qiáng)降水中的小時降水特征，對短時強(qiáng)降水的發(fā)生機(jī)理進(jìn)行研究。從多角度、多方位、多層次去拓寬預(yù)報培訓(xùn)教學(xué)思路，進(jìn)一步促進(jìn)培訓(xùn)工作取得實效。