几个著名的天气预报业务系统

第三节　几个著名的天气预报业务系统

为了进一步说明上一节介绍的天气预报业务系统的组成和内容，这一节把国外几个著名的天气预报业务系统作一介绍。

一、美国的区域观测和预报系统（PROFS）

美国在开展前述的90年代天气预报业务现代化计划之前，80年代在丹佛市一带开展了区域观测和预报的准业务试验计划（PROFS），这个系统从总体上说，设备和技术在当时都是最先进的。其基本情况如下：

1．资料来源和产品

（1）国家天气局的两个天气雷达反射资料。两个雷达分别位于科罗拉多州的英蒙和怀俄明的向阳；

（2）多普勒雷达CP—2的反射资料和风资料；

（3）静止气象卫星（GOES—E和GOES—W）资料；

（4）22个中尺度地面自动观测站测得的地面资料；

（5）由国家天气局提供的天气观测，分析和预报；

（6）无球探空资料，包括地对空、空对地探空资料。

根据上述资料来源，试验采用国家、区域、东科罗拉多和局地四种尺度。国家尺度指美国大陆地区，区域尺度为中心位于40°N，105°W的GOES卫星所覆盖的1000×1000千米范围；东科罗拉多尺度包括东部科罗拉多州和部分相邻的州；它被设计为国家天气局的两个雷达资料镶拼能覆盖的地区。局地尺度则包括了PROFS的中尺度观测网和CP—2雷达覆盖区。

2．系统硬件设备和配置

PROFS的硬件配置示意图，其中，用于资料预处理和产晶生成的计算机采用VA×8550，预报工作站主处理机用VA×11/750。这个工作站还配有彩色打印机等辅助设备，并与警报发布系统连接。有一个彩色图解终端，是用来显示产品菜单和功能菜单的。两个彩色图像显示器是用来显示各种图像和图形产品的。预报员通过鼠标器在产品菜单上选择不同的产品，使其分别在两个显示器上显示，并可再挑选功能菜单，按自己的需要对显示的图形（象）进行加人。到1985年夏季，工作站可供调看的产品已达300多种，包括常规等压面天气图，物理量诊判、数值预报产品、GOES卫星产品（VESSR和VAS），常规数字化天气雷达和多普勒天气雷达观测产品、地面中尺度观测网产品、闪电定位测量仪产品、廓线仪（风、温度、湿度）产品等。按空间尺度分单站（垂直廓线）、局地尺度、区域尺度、国家尺度和北美洲尺度分别列出产品菜单。另外，还包括有气压、风、垂直速度、温度、相对温度，抬升指数等变量的格点资料。

这个工作站提供了多种人机交互处理功能，如：放大，利用鼠标器对图形（象）的任何部位放大，放大倍数为1～15倍；叠加（合成），把两张以上同样尺度、同样比例的图形（象）产品同时显示在一个显示器屏幕上。例如，雷达回波CAPPI图与地面中尺度流线图叠加，可见光云图和红外云图叠加等；动画，可以选择不同的速率对连续观测的4～32幅图像产品循环动画显示；多幅显示，在屏幕上同时显示4、16幅一种时间连续的图像产品；前进/后退，对某一时刻的图像重复显示下一时刻、前一时刻的图像，以便预报员对比分析某种特殊的演变；清除，随时消去任一个显示器的图形（象）；提示，在菜单的下部自动随时以文字形式提供工作站系统管理、资料收集等情况。

二、瑞典的天气预报业务系统（PROMIS—600）

瑞典国土不大，周围又有较多气象设施，因此，他们在全国建设预报业务系统。70年代就已经建立起以计算机技术为基础的业务系统，80年代中期把系统进一步现代化。整个系统由中央系统和6个区域系统组成。共配备300个自动气象站，90个混合天气站（自动气象站加上监测云，能见度等天气要素的观测员），16～20个高空站（配备常规探空或垂直探测遥感系统），16部天气雷达或多普勒雷达。

1．国家中心的系统

PROMIS—600配置的主计算机为一台大型计算机VA×8600，主要担负对卫星资料的处理，并处理区域内40个地面自动气象站；闪电定位测量系统和诺尔彻平探空的资料。这台计算机还与两部多普勒天气雷达（5厘米）的处理机（VA×11/750）和国家水文气象局（SMHI）的中心计算机（也是VA×8600）连接，以获取常规气象资料和数值预报产品。工作站还与一个图像处理机连接。工作站分为PROMES—600工作站和卫星资料接收处理和显示系统（PROSAT）工作站两部分。预报的业务运行是在PROMIS—600工作站上完成。每个工作站均配有两台彩色图像终端、一台数字显示器和一台硬拷贝机，并分别配有“菜单操纵盘”和“功能函数键盘”，供实时对图像进行处理。

2．区域中心的系统

区域系统的中心设地在区气象台，负责本地区天气监测、通信传递、资料处理和预报发布。技术系统设计成统一的标准组件，包括一个8兆字节的基本资料库和图形显示器，字符显示器、静电绘图仪、彩色显示器、打印机等。

每个地区观测网包括：50个自动观测站，15个混合天气站、1～2个高空站、2～3个雷达站以及一些探测器、和一些特殊地区（山路、公路）附加自动气象站。卫星资料由中央系统提供。飞机报告由军民航供给。

三、英国的天气预报业务系统（FRONTIERS）

1．系统组成

英国是个岛国，信息采集以雷达和卫星探测为主。因此他们整个系统包括以下六部分：

（1）多部组网雷达。用7部气象雷达，每部雷达配有预处理计算机，用以传递、显示以及对观测资料的内插。每部雷达均可单独用以警报与短时预报。目前新的气象雷达包可以做到无人操作，可以放置山区视野合适的制高点上；

（2）中央网络计算机。用以自动处理雷达回波的复合图；

（3）卫星资料接收站。接收处理同步卫星的云图资料；

（4）计算机线性要素预报软件系统；

（5）人机对话图像显示系统；

（6）预报结论的自动编辑传送系统

2．工作站

这个系统有两个工作站，业务工作站和用于研究和发展的备用工作站，它们分别配置有VA×11/750小型计算机，并通过网络与天气雷达网和欧洲静止卫星用户站的计算机连结，两台计算机有共用硬盘（866兆比特）。每个工作站分别配有一台彩色图像终端和一台辅助彩色监视器。另外，各还有两个配有碰屏（Touch Screen）的视频显示终端，以菜单形式显示特定的程序和图像处理功能，只要用手碰一碰屏上菜单的某个位置，计算机即可自动执行某个程序或完成某项指定的图像处理功能，操纵既方便又迅速。还可以通过键盘、光标操纵杆或数据板与计算机对话。在碰屏失灵时，通过键盘敲入菜单上的某项内容的号码，即可控制计算机的工作。光标操纵杆，可以定点划线，也可以调节连续显示的速度和次序，选择图像显示的部位等。

3．预报流程

表示了这个系统的结构和预报流程，雷达观测的数字化资料在5～15分钟内可以处理完毕并以地面的降水强度分布的形式显示传送出来，分辨率约为5千米。中央处理机可以在5分钟内将雷达复合图完成，复合分析是按预先设计方案由计算机进行的，但必要时中尺度分析中心人员可以中断和干预复合方法。

同步卫星云图的地面分辨率略大于5千米。利用红外云图定云顶温度，而可见光云图可粗略地定出云层厚度。目前正考虑两种云图的组合分析，并与雷达降水探测相结合，用以确定降水强度并为降水预报提供新的概念模式，卫星云图首先用以帮助解释雷达降水探测结果；另一方面在与雷达结果作分析统计后可以用以作降水实况的外推和预报。

人机对话显示系统具有多种功能，着眼于预报时，分析预报人员可以简单直接的指令方式对各种探测资料作综合处理，包括改错等。目前已有的功能包括：对雷达回波作非气象回波过滤，降雨区的综合分析判断；地形降水增强调整；实时遥测雨量计资料的输入，并用以标定雷达降水定量估计等。对卫星云图资料可作投影坐标转换以适应与其他资料合成，结合雷达资料作降水概率分布预报等。