一种西南涡加密观测方法与流程

1.本发明涉及大气气象技术领域，具体涉及一种西南涡加密观测方法。


背景技术：

2.西南低涡（简称西南涡）是在青藏高原东侧背风坡地形下，形成于我国西南地区100
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108
°
e，26
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33
°
n范围内700hpa等压面上的闭合气旋式低涡环流，水平尺度约300
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500公里，生命史一般低于48小时，但发展东移后可达7天，其降水具有明显的中尺度特征。西南涡主要集中发生在九龙、巴塘、德钦、康定、昌都一带，其次是四川盆地，以及小金一带。主要活动路径有三条：偏东路径（沿长江东移入海）、东南路径（经贵州、湖南、江西、福建出海，有时会影响到广西、广东）、东北路径（经陕西、华北地区出海，有时甚至可进入东北地区）。西南涡全年各月均有出现，以4
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9月居多，是夏半年造成西南地区重大降水过程的主要系统，其发展和东移，常给下游广大地区带来强降水。在影响我国降水的天气系统中，占有相当重要的地位，就造成的暴雨天气强度、频数和范围而言，西南涡仅次于台风。
3.但是，在现有的气象观测布局和观测规范内，观测资料的时空分辨率难以对西南涡进行有效的监测、追踪，也难以对西南涡的形成、维持、发展和影响进行深入系统地分析。


技术实现要素：

4.本发明的目的在提供一种西南涡加密观测方法，在现有业务观测站网基础上，在关键地区增布移动观测装备，同时提高整个观测站网的观测频次，获取高时空分辨率的探测资料，对于揭示西南涡活动及其天气影响，开展西南涡演变机制和预报技术研究具有重要意义。
5.为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种西南涡加密观测方法，对西南涡的观测包括对观测时段、观测区域、观测要素、观测内容的管理；观测时段：每年6月21日零时至7月31日二十四时，共41天整；观测区域：观测区域包括西南涡主要源区和主要活动区；西南涡主要源区是指以九龙为中心的27
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32
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n、98
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103
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e区域；西南涡主要活动区是指长江上游四川盆地的28
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32.5
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n、103
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109
°
e。
6.观测要素：第一类要素包括但不限于，观测区域近地层的气压、气温、相对湿度、风速、风向、降水、天气现象、湍流观测、能量收支；第二类要素包括但不限于观测区域高空气压、温度、湿度、风速、风向廓线；第三类要素包括观测区域内连续三维风廓线；第四类要素包括西南涡发生及主要活动区域的新一代天气雷达观测资料、水汽输送情况；第五类要素包括西南涡发生、发展区域的云状况，云状况指云型、云量；
观测内容：（1）业务观测资料搜集，近地层资料、新一代天气雷达资料、gps水汽观测资料、云观测资料都通过业务站点观测获取，卫星观测资料由四川省气象信息中心负责接收。在西南涡加密观测科学试验期间，将由四川省气象信息中心逐日搜集试验区域内的上述业务观测资料。
7.（2）高空加密观测，包括空间加密观测和时间加密观测；空间加密：设置甘孜、红原、西昌、宜宾、达县、温江、巴塘、金川、九龙、剑阁、名山11个高空观测站点，形成西南涡加密观测科学试验高空观测站网布局；时间加密：试验期间，高空观测站的观测频次为每日4次；（3）风廓线观测观测期间，在川西高原理塘站和盆地东北部开江站开展风廓线雷达观测；（4）通量观测观测期间，将依托理塘、温江边界层观测站和甘孜县气象局开展通量观测。
8.作为一种优选技术方案，第一类要素由地面自动气象观测站获取，第二类要素由高空观测站获取，第三类要素需要通过风廓线雷达获取；第四类要素通过新一代天气雷达、gps水汽观测站获取，第五类要素由各地面观测站人工获取。
9.本发明与现有技术相比，其有益效果为：西南涡大气科学观测资料应用于西南区域数值预报业务系统，资料质量可靠，可信度高，能够改进模式的初始场质量，改善了降水业务预报水平，尤其是区域性暴雨天气预报，提高了降水预报准确率，尤其是随着降水量级增大，ts评分提高得越明显，表明西南涡加密观测资料对改进数值预报业务能力的正贡献。例如，对于24h累积降水，同化了西南涡加密观测资料的预报，其ts评分都有提高，特别是中雨以上预报，整体改进明显，0
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24h预报和25
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48h中雨预报分别提高了2.27%和3.4%，有效的提高了降水预报准确率。2013年西南涡加密观测资料实时同化到西南区域气象中心数值预报业务模式也表明，同化西南涡加密观测资料后对四川地区的24h降水预报准确率提高有明显改进，而对48h预报，会减小各量级的预报偏差，同时对大暴雨预报有明显改善。
附图说明
10.图1 为西南涡加密观测高空观测站网分布图。
11.图2为西南涡加密观测雷达观测、通量观测站网分布图。
具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
13.实施例1一种西南涡加密观测方法，在西南涡频繁发生及主要活动区域内开展一定时间的高时间、空间分辨率野外观测试验，获取西南涡发生、发展及其影响过程的连续观测资料。
14.其具体实现方法如下所述：（1）观测时段每年6月21日零时至7月31日二十四时，共41天整。
15.（2）观测区域观测区域包括西南涡主要源区和主要活动区。西南涡主要源区（i区）是指以九龙为中心的27
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32
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n、98
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103
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e区域。西南涡主要活动区（ii区）是指长江上游四川盆地的28
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32.5
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n、103
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109
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e。
16.（3）观测要素第一类要素：包括但不限于，试验区域近地层的气压、气温、相对湿度、风速、风向、降水、天气现象、湍流观测、能量收支。本类要素由地面自动气象观测站获取。
17.第二类要素：试验区域高空气压、温度、湿度、风速、风向廓线。本类要素由高空观测站获取。
18.第三类要素：试验区域内关键地区的连续三维风廓线。本类要素需要通过风廓线雷达获取。
19.第四类要素：西南涡发生及主要活动区域的新一代天气雷达观测资料、水汽输送情况。本类要素通过新一代天气雷达、gps水汽观测站获取。
20.第五类要素：西南涡发生、发展区域的云状况（云型、云量）。本类要素由各地面观测站人工获取。
21.（4）观测内容1、业务观测资料搜集近地层资料、新一代天气雷达资料、gps水汽观测资料、云观测资料都通过业务站点观测获取，卫星观测资料由四川省气象信息中心负责接收。在西南涡加密观测科学试验期间，将由四川省气象信息中心逐日搜集试验区域内的上述业务观测资料。
22.2、高空加密观测空间加密：在业务高空站网基础上，增加金川、九龙、剑阁、名山四个高空观测站点，形成西南涡加密观测科学试验高空观测站网布局。（业务高空站网基础包括甘孜、红原、西昌、宜宾、达县、温江、巴塘7个常规业务高空观测站，新增九龙、名山、剑阁、金川4个加密高空观测站）。
23.时间加密：试验期间，业务高空观测站的观测频次由业务的每日2次增加到每日4次，新增高空观测站的观测频次为每日4次。
24.3、风廓线观测试验期间，在川西高原理塘站和盆地东北部开江站开展风廓线雷达观测。
25.4、通量观测试验期间，将依托理塘、温江边界层观测站和甘孜县气象局开展通量观测。
26.试验期间，业务观测站网业务时次及加密观测时次的观测资料均按照业务传输要求传输至四川省气象信息中心；新增高空观测点依托当地气象局布设，加密观测资料通过当地气象局内网传输至四川省气象信息中心；新增风廓线观测资料直接传输到四川省气象信息中心。试验结束后，高原所从四川省气象信息中心获取上述所有资料。通量观测数据资料由高原所直接搜集。
27.上述气象资料采集后反馈给了西南区域气象中心的业务总结材料表明：(1) 西南涡加密观测数据资料的导入使得预报员能够较为准确的分析出在常规观测资料下无法分析出的高空切变线（辐合）的位置及其移动路径，有利于预报人员更加准确的预报出暴雨的
可能落区。(2) 西南涡加密观测提供的更多时空观测资料便于预报人员发现最大风速核和最大风速幅合所在位置，从而有利于预报员更加准确的预报出强降水中心位置。(3) 西南涡加密观测数据资料的使用不但能提高短期暴雨预报准确性，还能为局地短时强天气的预报和监测提供有用的信息。(4)业务应用表明，2001
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2014年历年的西南涡加密观测资料在试验期间西南区域重大天气过程的准确预报中都发挥了重要的作用，其中主要包括2010年“7.16
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18”和“7.25”重大暴雨过程，2011年“6.21”和“7.28”区域性暴雨过程，2012年“7.2
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4”和“7.6
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8”区域性暴雨天气过程，以及2013年“6.19
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20”、
“ꢀ
6.30
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7.1”和“7.7
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11日”区域性暴雨天气过程的准确预报，为气象服务提供了有力的资料保障。
28.例如：2010年7月16
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18日四川盆地发生了区域持续性暴雨天气，西南涡的发生发展及其沿辐合线的移动直接造成了这次强降水过程。在这次天气预报中，西南涡加密探空资料较好地揭示了西南涡的生成、加强和移动过程，为预报人员正确把握强降水的发生、持续与结束提供了有效依据，在天气预报业务及西南涡分析中发挥了重要的作用。7月24
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25日四川盆地西部发生了暴雨天气，广元、绵阳、德阳、成都、雅安、眉山、乐山、资阳、宜宾等地普降暴雨，部分地方出现大暴雨。加密探空资料正确地反映了大气低层切变线、低涡等系统的发生发展变化，保证了对这次暴雨过程降水落区和降水持续时间的准确预报。由此看到，加密观测资料对四川省主要降水过程，降水强度、落区与持续时间的预报都是非常重要的，特别是在区域暴雨天气预报中发挥了显著作用。2011年7月1
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7日四川盆地发生了区域持续性暴雨天气，西南涡的发生发展及其移动直接造成了这次大范围强降水过程。加密探空资料在西南涡的生成、加强和移动及其降水影响的天气业务预报中发挥了重要作用。7月27
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30日四川盆地东部发生了暴雨天气，为当年汛期我省出现的第三场区域性暴雨天气过程，降水大于100毫米的站点较多，旺苍24小时雨量达239.4毫米，为历史极值的第二位。加密探空资料正确地反映了低值系统的发生发展，保证了对这次区域暴雨过程降水落区和降水持续时间的准确预报。2012年7月2
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4日、7月6
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8日、7月21
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22日3次区域性暴雨天气的预报中，西南涡试验资料发挥了明显作用，提高了降水天气预报准确率。
29.实践证明，西南涡加密观测数据资料能给预报员提供时间和空间分辨率更高的高空资料，能够更好地反映四川地区高低空（槽线、高原涡、切变线、西南涡等）系统的生成、演变和移动特征，为预报员对主要降水过程、降水强度、降水落区、降水持续时间的准确预报提供了重要的资料信息，在西南地区降水过程特别是四川夏季重大区域暴雨天气过程的准确预报中发挥了重要作用。
30.按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。