气象资料的分析与预测问题
气象资料的分析与预测问题建模分析
姓名：范涛学号：100802117 班级:自动化SY10
姓名：尹照奇学号：100802116 班级:自动化SY10
姓名：奚乐乐学号：100802118 班级:自动化SY10
2012年5月28日
一、摘要：近年来，我国极端天气呈现出发生频率加大、致灾性加重等新特点，极端天气趋于常态化。虽然部分地方加大防灾减灾建设并取得一些成效，但相比现实需求，对极端天气监测预警手段仍然不足，防御应对体系建设仍存在明显短板。本文对该气象预测问题的建模采用了时间序列分析方法。通过建立理想的数学模型和准确的分析预报，结合该城市两年的各气候因素的衡量和对比，对该模型进行定阶和考察之后得出合理的预报值。
关键字：时间分析序列气象预测气温最大似然估计正态分布
气候的整体评价：该城市年均气温上升略微呈上升趋势,其中冬、春季的增幅最大,降水量总体上呈下降趋势,该城市第一年降水集中在四月下旬到九月上旬，其中七月份降水量较大，较密集。第二年与第一年相似，但有几天反常，因为第二年二月份有几天降雨很大。气温波动较大，其中六七月份波动较剧烈，六月份到八月份气温较高，十二月份到二月份气温较低，甚至在零度以下。
二、问题的提出
近年来，我国极端天气呈现出发生频率加大、致灾性加重等新特点，极端天气趋于常态化。虽然部分地方加大防灾减灾建设并取得一些成效，但相比现实需求，对极端天气监测预警手段仍然不足，防御应对体系建设仍存在明显短板。设想如果能将数学建立关于气象的信息，就能够有效的较少自然恶劣天气对人民生活及财产的影响。
三、问题的分析
有题意可知，目的就是为了建立一种模型，最大限度提高中长期预测准确度。问题一：首先计算出这两年气温数据的自相关系数和偏相关系数。在这个问题中可以应用概率分布问题和时间分布方法。
ARIMA （p ，d ，q ）（单整自回归移动平均模型）
差分算子：
t
d t d t t t t t t t
t t t t t x L x x L x L x L x x x x L Lx x x x x )1()1()1()1()1(21121-=?-=---=?-?=?-=-=-=?---
对d 阶单整序列xt~I(d)
t d t d t x L x w )1(-=?=
则wt 是平稳序列，于是可对wt 建立ARMA （p ，q ）模型，所得到的模型称为xt~ARIMA （p ，d ，q ），模型形式是
q t q t t t p t p t t t u u u u w w w w ------+++++++++=θθθδφφφ 22112211 t t d u L x L )()(Θ+=?Φδ
由此可转化为ARMA 模型。
ARMA的相关特性图
全国地面气象资料数据模式
全国地面气象资料数据模式 1．总则 1．1地面气象资料是探索气候演变规律、预测气候变化趋势的基础，是我国天气监测网收集的最重要的资料之一。为了适应我国大气探测自动化采集仪器的更新，确保及时收集到可靠的地面气象观测资料，有必要统一我国已有的各类地面气象资料数据模式。 1．2本模式主要根据1979年版“地面气象观测规范”中的“地面气象记录月报表”(气表-1)和“基准气候站地面气象记录月报表”(气表-1(基准))的格式，除包括“全国地面气象资料信息化基本模式暂行规定及补充规定”、“全国基准气候站地面气象资料信息化基本模式暂行规定”字符文件(A0、A1、A6/A7)格式内容外，还将自动观测基本数据统一归入本模式，并命名为文件A格式。本模式与配套的“气表-1封面、封底V文件格式”相结合，其内容涵盖了气表-1的全部内容。 1．3为了适应新仪器采集的时间分辨率更高的数据的需要，制定了单要素分钟数据文件格式，作为文件A格式的补充。1分钟降水量文件格式命名为文件J格式，其它单要素文件格式，将根据需要及业务技术发展另行制定。 1．4本模式与历史资料信息化模式相兼容，其文件框架、要素指示码排列顺序、方式位、特殊字符的表示等与原信息化模式完全相同，历史资料中有关的技术规定请参照“全国地面气象资料信息化基本模式暂行规定”和“补充规定”，本模式不再赘述。同时为适应投入业务运行的我国自行研制或引进国外的自动气象站采集的数据，增添了部分要素的方式位和数据内容。每个要素在同一文件中方式位的设置是唯一确定的。 1．5本模式适用于我国地面气象观测各类台站、各种类型观测仪器采集的数据。 2．A文件编制技术规定 2．1文件名编制规定 A文件为地面气象资料基本数据文件，由地面19个要素一个站一个月的原始数据构成。文件类型为文本(或称作字符)文件。 文件名以字母“A”打头，由11位字母、数字组成。文件名的结构为： AIIiiiMM.YYY 其中“A”为文件类别标识符(保留字),用大写字母表示。“IIiii”为区站号。“MM” 为资料月份，位数不足，高位补“0”。“YYY”为资料年份，取年后三位。 2．2文件结构 A文件由文件首部、尾部和文件体三个部分构成(见附表一)。 2．2．1文件首部
02.气象资料业务系统(MDOS2.1)用户操作手册
气象资料业务系统（MDOS2.1）用户操作手册 技术组 2018年03月
目录 1 概述 (5) 1.1开发背景 (5) 1.2功能简介 (6) 1.3平台组成 (7) 1.4平台使用环境 (8) 1.5平台基本操作 (8) 1.6数据处理流程 (10) 2 数据接收与上传监控 (13) 2.1功能简介 (13) 2.2监控概况 (13) 2.3国家站监控情况 (17) 2.4区域站监控情况 (18) 2.5辐射站监控情况 (18) 2.6酸雨站监控情况 (19) 2.7土壤水分站监控情况 (19) 2.8高空站监控情况 (20) 2.9快速质控异常文件信息显示 (20) 3 质控信息处理 (22) 3.1功能简介 (22) 3.2省级处理与查询反馈 (23) 3.3统计值质控信息处理 (50) 3.4台站处理与反馈 (51) 3.5系统性偏差检测 (55) 3.6台站更正数据文件人工干预 (59) 3.7黑名单管理 (62) 3.8观测项不一致 (68) 4 数据质量分析与处理 (73) 4.1功能简介 (73) 4.2数据流转痕迹显示 (73) 4.3观测数据人工质控 (74) 5 快捷通道 (75) 5.1功能简介 (75) 5.2日清 (76) 5.3月清 (79) 5.4数据空间分析 (88) 5.5综合一致性分析 (90) 5.6探空曲线显示 (94) 5.7任意数据修改 (95) 5.8数据查询与质疑 (98) 5.9支撑表与服务表数据对比 (102) 6 文件制作与数据显示 (106)
6.1功能简介 (106) 6.2文件制作 (106) 6.3观测数据显示 (117) 6.4统计值显示 (119) 7 元数据基本信息 (121) 7.1功能简介 (121) 7.1.1 模块功能 (121) 7.1.2 模块组成 (121) 7.1.3 用户分类 (122) 7.1.4 页面构成 (123) 7.2台站基本信息 (124) 7.2.1 功能简介 (124) 7.2.2 操作说明 (125) 7.3图像、观测记录和规范信息 (139) 7.3.1 功能简介 (139) 7.3.2 操作说明 (139) 7.4台站变动登记 (144) 7.4.1 功能简介 (144) 7.4.2 操作说明 (144) 7.5台站疑误登记 (147) 7.5.1 功能介绍 (147) 7.5.2 操作说明 (147) 7.6年报附加信息 (149) 7.6.1 功能介绍 (149) 7.6.2 操作说明 (149) 7.7附加信息登记 (155) 7.7.1 功能介绍 (155) 7.7.2 操作说明 (155) 7.8文件管理 (159) 7.8.1 功能简介 (159) 7.8.2 操作说明 (160) 7.9元数据消息管理 (162) 7.9.1 功能简介 (162) 7.9.2 操作说明 (162) 7.10变动信息及附加信息处理 (163) 7.10.1 功能简介 (163) 7.10.2 操作说明 (163) 7.11疑误处理 (166) 7.11.1 功能简介 (166) 7.11.2 操作说明 (166) 7.12土壤水分站信息表格导入 (168) 7.12.1 新增功能简介 (168) 7.12.2 操作说明 (168) 7.13高空站沿革文件导入 (171)
气象应知应会手册(一)
（一） 山西省气象局 二四年九月 一、“三个代表”：代表中国先进生产力地发展要求，代表中国先进文化地前进方向，代表中国最广大人民地根本利益.个人收集整理勿做商业用途 二、第一要务：发展 第一资源：人才 科学发展观地本质和核心：坚持以人为本 三、“五个统筹”：统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、统筹人与自然和谐发展、统筹国内发展和对外开放.个人收集整理勿做商业用途 四、“五个坚持”：坚持社会主义市场经济地改革方向，坚持尊重群众地首创精神，坚持正确处理改革发展稳定地关系，坚持统筹兼顾，坚持以人为本.个人收集整理勿做商业用途 五、中国气象事业发展 、“”发展思路：“一个坚持、两个面向、三个战略、四个转变、三个服务” 一个坚持：坚持把发展作为气象工作地第一要务 两个面向：面向国家需求和世界科技发展前沿 三大战略：科技兴气象战略、拓展领域战略和人才强局战略 四个转变：气象科学向多学科交叉融合转变 气象工作向气候系统领域转变 气象科技向科研与业务地有机结合转变 部门气象向社会气象转变 三个服务：为党中央、国务院和各级党政领导机关决策服务 为国民经济建设、社会进步和人民群众生活水平提高服务 为国防建设和国家安全服务 、“四个一流”：一流装备、一流技术、一流人才、一流台站 六、中国气象事业发展战略研究 、“一个战略思想”： 适应国家安全、经济社会发展、可持续发展地新需求，坚持公共气象地发展方向，大力提升气象信息对国家安全地保障能力，大力提升气象资源为可持续发展地支撑能力.个人收集整理勿做商业用途、“三个理念”： 公共气象、安全气象、资源环境气象 、“五项任务”： 气象科学与技术、基本气象业务体系、气象与经济社会发展、气象与国家安全保障、气象与可持续发展 、“八大工程”： 综合观测系统工程、气象灾害预警系统工程、公共气象服务系统工程、气候预测系统工程、气候变化应对工程、航空航天气象保障工程、人工影响天气工程、气象科技创新工程个人收集整理勿做商业用途 、“四个平台”： 气候系统观测平台、气象信息共享平台、公共气象服务平台、气象科技创新平台. 、气象事业地战略定位：气象事业是科技型、基础性社会公益事业.气象事业对国家安全、社会进步具有重要地基础性作用，对经济社会发展具有很强地现实性作用，对可持续发展具有深远地前瞻性作用.个人收集整理勿做商业用途 七、党建和精神文明建设
气象大数据资料
1 引言 在气象行业内部，气象数据的价值已经和正在被深入挖掘着。但是，不能将气象预报产品的社会化推广简单地认为就是“气象大数据的广泛应用”。 大数据实际上是一种混杂数据，气象大数据应该是指气象行业所拥有的以及锁接触到的全体数据，包括传统的气象数据和对外服务提供的影视音频资料、网页资料、预报文本以及地理位置相关数据、社会经济共享数据等等。 传统的”气象数据“，地面观测、气象卫星遥感、天气雷达和数值预报产品四类数据占数据总量的90%以上，基本的气象数据直接用途是气象业务、天气预报、气候预测以及气象服务。“大数据应用”与目前的气象服务有所不同，前者是气象数据的“深度应用”和“增值应用”，后者是既定业务数据加工产品的社会推广应用。 “大数据的核心就是预测”，这是《大数据时代》的作者舍恩伯格的名言。天气和气候系统是典型的非线性系统，无法通过运用简单的统计分析方法来对其进行准确的预报和预测。人们常说的南美丛林里一只蝴蝶扇动几下翅膀，会在几周后引发北美的一场暴风雪这一现象，形象地描绘了气象科学的复杂性。运用统计分析方法进行天气预报在数十年前便已被气象科学界否决了——也就是说，目前经典的大数据应用方法并不适用于天气预报业务。 现在，气象行业的公共服务职能越来越强，面向政府提供决策服务，面向公众提供气象预报预警服务，面向社会发展，应对气候发展节能减排。这些决策信息怎么来依赖于我们对气象数据的处理。
气象大数据应该在跨行业综合应用这一“增值应用”价值挖掘过程中焕发出的新的光芒。 2 大数据平台的基本构成 2.1 概述 “大数据”是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。 大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。 从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘（SaaS），但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库（PaaS）和云存储、虚拟化技术（IaaS）。 大数据可通过许多方式来存储、获取、处理和分析。每个大数据来源都有不同的特征，包括数据的频率、量、速度、类型和真实性。处理并存储大数据时，会涉及到更多维度，比如治理、安全性和策略。选择一种架构并构建合适的大数据解决方案极具挑战，因为需要考虑非常多的因素。 气象行业的数据情况则更为复杂，除了“机器生成”（可以理解为遥测、传感设备产生的观测数据，大量参与气象服务和共享的信息都以文本、图片、视频等多种形式存储，符合“大数据”的4V特点：Volume(大量)、Velocity(高速)、
气象资料的分析与预测问题建模
气象资料的分析与预测建模 摘要：本文建立了用于气象资料的分析与预测的数学模型。经对比该城市与北京的海拔、气候等极为相似，因此，我们以北京的标准气象指数为参照建立模型。 首先针对问题一：对该城市两年来的总体气象进行整体评价，并对该城市气候走势进行中长期预测。我们仿照科学家对环境空气质量综合指数评价的数学模型，以第一年每个月的平均气压、平均气温、平均相对湿度、平均风速、最高气压、最高气温、最高相对湿度、最高风速和北京的标准气候指数为参数，通过matlab建立与之相关的方程来确定该城市当月的气象质量指数，按照指数数值的大小分为优、良、差三大类，从而评价每个月的气候质量。运用第二年的数据进行检验模型的正确性：随机选取几个月的气象因素数据，并各自与对应的北京标准气象数据做差，数值越小则气象质量越好，将分析结果与通过权重综合指数法计算得出的结论做比较。跟据建立的气象质量评价数学模型和第一、第二两年数据对比趋势图，对该城市气候进行整体评价和中长期的分析预测。 然后针对问题二：对影响极端天气发生的主要指标，比如：降水、温度等建立监控预报体系的数学模型，并用两年内的累积气象资料进行验证。我们运用多元线性回归分析的数学方法，建立了监控预报最高温度的数学模型。该模型中我们先假设了最高温度的主要影响因素是平均气压、平均气温、平均湿度、日照时数、地面平均温度、降水量等，通过matlab编写程序验证取舍得出平均气压、平均气温、平均湿度、日照时数、地面平均温度是影响降水和温度的主要影响因素；然后，检验多元线性回归方程的拟合优度、相关性；最后，带入两年内的累积气象资料进行验证。 最后我们评价了模型的优缺点，并对模型的不足之处进行了改进。 关键词：权重综合气象质量指数；多元线性回归；正态分布。
气象资料业务系统(MDOS)操作平台业务流程汇总
气象资料业务系统(MDOS 操作平台业务流程一、地面自动站观测资料上传 按业务规定上传国家级测站实时地面气象分钟数据文件、小时数据文件、日数据文件、日照数据文件、 (辐射数据文件。 每日定时观测后, 登录 MDOS 平台查看本站数据完整性, 对缺测时次及时补传。 二、疑误信息处理与反馈 台站配置应值班手机,用于接收台站疑误信息短信;值班手机要保证 24小时开机,手机号码变动应及时向省级管理部门上报。 台站对疑误信息的反馈包括定时反馈、被动反馈和更正数据反馈。 (1定时反馈:在每日定时观测后,登录 MDOS 操作平台,查询本站国家站和区域站未处理疑误信息并反馈。保证疑误数据在下一次定时观测前完成反馈。 A:国家站数据质控信息处理——台站处理与反馈——台站未处理 B:区域站数据质控信息处理——台站处理与反馈——台站未处理 台站级数据处理:处理并反馈省级提交给台站的疑误查询信息。包括 3种处理流程: 流程 1:确认数据无误→处理完成。 流程 2:确认数据错误→修正(给出修改值→处理完成。流程 3:批量数据为缺测→处理完成。 (2被动反馈:收到疑误信息短信和电话后,实时登录 MDOS 操作平台反馈; 接到显性错误短信后, 先核对显性错误数据值, 检查相应观测仪器, 查明可能引起出现错误数据的原因, 并及时进行相关数据处理和观测仪器维护等工作。对省级转交台站
处理的疑误信息, 及时查明原因, 通过 MDOS 操作平台进行数据处理和反馈。台站在 收到疑误信息 12小时之内完成反馈。守班时段应急响应期间, 接收到疑误短信或电话后 1小时内进行反馈。 (3更正数据反馈:对台站本地更正过的数据要及时向省级进行反馈,更正报时效内的数据既可通过“ MDOS 数据查询与质疑”功能主动填报反馈, 也可发送更正报 进行修改;时效外的数据可通过 MDOS 平台的“数据查询与质疑”进行修改。 三、台站变动登记 包括变动信息登记(名称,台站号,级别,观测时间,机构,位置,要素, 仪器,障碍物,守班,其他 ,图像、观测记录和规范。 四、台站附加信息登记 (1备注信息登记,通过选择记录年月,事件类型,填入具体内容后,点击即可完成登记。 (2若该台站同一时间同一事件类型已经有记录内容,选择记录年月,事件类型后,具体内容文本框会显示已经填写登记的内容,用户可以直接修改后提交。 (3一般备注事件,本月天气气候概况,图像、观测记录和规范操作参照纪要信息登记方法。 五、产品下载与保存 A 、 J 文件在 MDOS 平台“功能菜单”中的“产品制作与数据服务”下的“ A 、 J 、 Y 文件管理”模块中下载。 每月 6号前将下载后的 A 、 J 文件上传至 10.79.3.18/xj/zdzh/目录下,上传后的文件如有变更请及时进行更新。
2019-2020年整理全国主要城市气象参考资料汇编
主要城市气象资料 序号地名 海拔高 度（m) 累年最热月（7月） 温度（℃） 极端最 高 温度 （℃） 极端最 低温 度 （℃） 雷暴日数 （d/a ) 最热月地 面下处土 壤平均温 度(℃) 平均 平均最 高 1北京市 北京2625密云7340 2天津市 天津 塘沽 3河北省 石家庄 围场44 丰宁 承德 张家口71421怀来 遵化 蔚县 秦皇岛(8月) 昌黎 唐山-21 涞源37 保定32 定县 沧县 衡水 邢台78 邯郸-19 4山西省 太原 大同106923山阴 五台山20 临汾45032 阳泉40 离石 和顺20 介休75039 沁县962 长治 侯马42 河津 晋城74432 运城23
序 号 地名海拔 高度 （m) 累年最热月（7月） 温度（℃） 极端最 高温 度（℃） 极端最低 温度 （℃） 雷暴日 数 （d/a ) 最热月地面下处土壤 平均温度(℃)平均 平均最 高 5内蒙古自治 区 呼和浩特106328 包头麻池 化德 集宁 海拉尔61414乌兰浩特 通辽 开鲁24132 赤峰 满洲里 二连浩特 锡林浩特 正蓝旗25 白云鄂博 五原1023 乌达 商都19 额济纳旗95641 6辽宁省 沈阳 彰武 埠新 抚顺 朝阳170 建平 本溪214 锦州 鞍山 营口 丹东 (8 月) -28 大连 (8月) 7吉林省 长春38 白城163-3630 长岭23 双辽-358 四平 延吉27 海龙
通化2735 序 号 地名海拔 高度 （m) 累年最热月（7月） 温度（℃） 极端最 高温 度（℃） 极端最低 温度 （℃） 雷暴日 数 （d/a ) 最热月地面 下处土壤平 均温度(℃)平均 平均最 高 8黑龙江省 哈尔滨 齐齐哈尔149 隹木斯27 安达 尚志191-41 9上海市 上海 10江苏省 南京-14 徐州27 沭阳827 睢宁27 盐城(8月)29 东台39 高邮 泰州 扬州32 镇江2628-12 南通 常州 溧阳7-17 无锡 苏州 连云港3 (7、8月) 40 11浙江省 杭州840 宁波40 金华34 嘉兴40 遂昌34 龙泉2834 温州 (8 月) 51 衢州
气象个例分析
赴上海气象局个例分析 学校： 院系: 专业: 班级: 姓名: 学号： 交流实习时间：2014-8-25~2014-9-15
1 过程简述 7月14日，一个低压区在帕劳东北部海面上生成，18日，联合台风警报中心将其升格为热带风暴。日本气象厅将其升格为热带风暴，并命名为麦德姆。23日0时在台湾省台东县长滨乡沿海登陆，登陆时中心附近最大风力有14级，中心最低气压为955百帕。23日15时在福建省福清市高山镇沿海登陆，登陆时减弱为强热带风暴，在之后的漫长旅途中一直维持强热带风暴等级。 25日17点在山东省荣成市虎山镇沿海登陆，山东在台风的势力影响下产生了强降水。 图1 7月18日-26日台风路径图 图2 7月25日降水实况
麦德姆路径分析 图3 7月23日20时500hPa图 台风路径主要受副高的影响，沿588线边缘北上。由图3可以看到，在台湾中北部地区高空存在急流，即台风的引导气流。 图4 7月24日08时500hPa高度场与温度场图 由图4 可以看到在东北、华北地区一带有强冷平流，促进槽发展。
图5 7月24日20时500hPa图 到7月24日，由图5显示，台风中心到达安徽南部地区，台风低压系统的影响使副高东撤。台风位于槽前，低空辅合、高空辐散的强对流系统促进台风又一次加强。槽前及副高配合生成强大引导气流使台风在华东地区划了一道弧线，最终擦山东东部地区离去。 陆上台风强度维持原因分析 图6 7月24日20时850hPa湿度图
由图6显示，7月24日20时，850hPa的华东大部分地区水汽达到了100%，产生了强降水。产生强降水需要满足的条件有：持续的水汽输送，强烈的上升运动，持续的作用时间。如此充足的水汽又是怎么来的呢？ 图7 7月24日08时850hPa风场图 由图7显示，在南海区域存在西南风急流，将南海大量水汽不断输送入华东地区，为台风的发展提供了充足的水汽。低空辅合上升，水汽遇冷凝结形成降水，同时释放出的能量维持台风的强度。 图8 7月24日01时FY2D红外图
气象档案有关管理规章制度
气象档案有关管理 规章制度
阿左旗气象局气象记录档案移交管理办法 气象记录档案和原始气象记录资料是气象台站长年积累起来的历史数据，是国家重要的信息资源和宝贵财富，是日常气象业务和科研不可缺少的依据。为进一步做好气象记录档案的汇交工作，确保移交过程中的安全，特制订本办法。 一、气象记录档案的移交管理工作，主要领导亲自抓，分管领导具体抓，任务落实到人，责任落实到人。 二、气象档案移交、各负其责。 三、移交的档案必须按规定进行整理组成案卷并填写《档案移交目录清单》1式3份，移交方案经局长批准后报盟气象局业务科，盟气象局业务科批准后方可移交。
阿左旗气象局气象档案保管环境要求和防护措施 一、档案库周边的基本要求 档案库要远离有易燃、易暴物的场所和有害气体污染源的地方。 应选择地势较高、场地干燥、排水畅通、空气流通的地方。 交通方便，便于档案运送、装卸和消防疏散。 二、档案库安全要求 库房门窗应紧密、牢固、防火、并有防盗门窗等防护措施。 档案库外应设水消防系统，配备3-5个灭火器。给、排水管道不应穿越档案库。 档案库电源开关应设于库外，并有防止漏电的安全保护装置。 档案库应设有防雷设施。 三、档案库防护基本要求 档案库温湿度要求为：温度14-24℃，相对湿度45%-60%。温湿度昼夜波动幅度为：温度±2℃，相对湿度±5%。 “六防”设施 防潮：档案库周围应有通畅的排水系统，防止积水。夏季应控制库内的温度和湿度，可采用空调、机械通风。 防火：档案库内应设有安全防火及消防系统设备，有条件的应设置安全防火自动报警装置。建立严格的安全防火制度，库内严禁明火装置和使用电炉、及存放易燃物品，严禁吸烟，安全使
气象领域的GIS应用
气象领域的GIS应用 1 GIS在气象领域的应用 我国地域辽阔，地形地貌复杂，气象的时空分布差异大，自然灾害频繁。从古到今我国人民既受益于天气，也受害于天气，与自然灾害进行了长期的斗争。随着经济的增长、人口的增加、环境的变化，气象问题越来越受到各级政府及人民的重视。因此在传统调查、规划、管理技术的基础上引进先进的技术，将更有助于加快信息的获取、更新，促进气象行业的发展。 地理信息系统（GIS），作为一门重要的空间信息技术，在越来越多的信息系统建设中发挥了重要作用。气象信息既包括空间地理信息，又包括大量与空间密不可分的气象属性信息。气象数据本质上也是地理信息，因为气象中的风速、温度、气压等都是相对于具体的空间域和时间域而言，没有地理位置的气象要素是没有任何意义的。GIS技术优势在于可以海量管理和查询气象信息，可以对地理空间数据进行分析处理，与数值模型计算相结合，还可以形象直观的可视化表达模型计算结果；GIS空间分析能力还可以与气象信息技术相结合，提供空间和动态的地理信息，并采用一定模型为决策服务提供科学依据。因此，在气象领域中引入GIS系统具有非常重要的意义。 GIS在气象领域的应用非常广泛，并不觉限于空间数据的管理发布，它辐射到整个系统的各个环节，从数据组织、存储、管理到功能的实现与应用，能够与气象业务充分结合，为整个气象信息化系统提供一个全面的解决方案。GIS是一个功能强大的平台，针对气象领域的特点，提供数据组织策略、强大的GIS功能集成、丰富的Web展现、三维渲染和遥感处理等功能。 2 基于GIS的数据组织 GIS平台数据管理机制能够克服异构和分布式带来的气象数据使用障碍，建立一个理想的应用环境，既可以保留数据异构和分布性的优势，同时也可以为更多资源共享、处理协同与任务合作方面的用户提供一致化的服务接口和方式。 2.1 分布式数据管理 基于GIS的气象数据可以实现分布式数据管理，采取“纵向多级、横向网格”的组网方案。分布式数据的存取操作、增量式订阅和发布技术均采用面向“服务”方式进行，充分体现“面向服务”的最新设计思想。通过面向“服务”设计思想和面向“地理实体”的数据模型相结合，增量式订阅和发布技术使网络节点之间、父节点与子节点之间，因不同操作系统、不同数据库平台、不同数据大小而产生的“异构数据库”可实现增量更新与同步。 图2-1 气象GIS平台分布式数据管理原理图
第22课 气象分析——数字气象站
第22课气象分析——数字气象站 【教材分析】 数字气象站是基于物联网技术的综合气象智能应用系统。教材介绍了数字气象站的基本组成和工作流程，在传感器方面，主要是与气象数据相关的多类型传感器。校园气象站网站是一个平台，通过平台可以查询一定区域的气象数据等，学生利用气象数据，可以探究气象数据的变化规律。 【学情分析】 学生对一般生活中的气温、天气状况等气象信息有所了解，但对气象站是如何工作的，气象数据是如何取得的等问题则比较陌生，基于气象数据而开展的研究活动基本没有。 【教学目标与要求】 1. 知识与技能 （1）了解数字气象站的基本组成及工作流程。 （2）熟悉无锡校园气象站网站的各项功能。 2. 过程与方法 能通过分析无锡校园气象站所提供的各项数据，了解气温的一般变化规律，并利用该网站开展探究活动。 3. 情感、态度与价值观 能养成科学地分析、整理数据的能力，并体会先进的科学技术在科学探究中的作用。 4. 行为与创新 尝试基于气象数据，开展相应的研究活动。 【教学重点与难点】 重点：熟悉无锡校园气象站网站的各项功能。 难点：让学生利用无锡校园气象站网站开展探究活动。 【教学方法与手段】 教师演示法、信息搜集法、探究发现法、小组合作法。 【课时安排】 安排1课时。
【教学准备】 课件，实验记录表，学生计算机及气象站网站等。 【教学过程】 一、导入 师：同学们，大家都很喜欢猜谜语吧，今天老师就带来两个谜语,大家想来猜猜吗？ “我到处乱跑，谁也捉不到，我跑过树林，树木都弯腰，我跑过大海，大海的波浪高又高。”（风） “千条线，万条线，掉到水里看不见。”（雨） （学生回答） 师：刚才这两种天气现象是生活中最常见的，你能说说今天的天气情况吗？ （学生回答） 师：如果我们想知道今天详细的天气信息，我们可以怎样获得呢？ （上网、手机、电视、广播、电话……） （学生回答） 师：现在获得天气信息的途径可真多啊，那么这些气象信息是从哪里来的呢？ （气象站）（学生回答） 师：以前气象站观测员的工作很辛苦，每天晚上别人睡得很香的时候，他们还要去测量气象数据。随着科学技术的发展，我们有更简单有效的方法来收集气象数据。今天我们就来学习数字气象站。 （出示课题） 二、新授 （一）介绍数字气象站 师：我们先来了解一下数字气象站（图片略），数字气象站主要由传感器模块、数据传输和数据处理中心这三大块组成。这是风向传感器。这是风力传感器，用来测量风向和风力。这是雨量传感器，用来监测每天的降水量。这是温、湿度传感器和大气压传感器，用来测量温度、湿度和大气压。 师：数字气象站的这些组成部分你都了解了吧！我们一起来看看这些组成部
气象学名词解释整理
气象学名词解释整理 第一章 气压：大气的压力，即单位面积上所承受的整个大气柱的重量 大气湿度：大气中水汽含量的多少 绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量 水汽压：大气中的水汽产生的压力 饱和水汽压：饱和空气产生的水汽压 相对湿度：实际水汽压/饱和水汽压*100% 饱和差：饱和水汽压-实际水汽压 比湿：湿空气中，水汽的质量/该团空气总质量(水汽+干空气) 露点温度：当空气中水汽含量不变，且气压一定时，使空气冷却到饱和的温度 降水：天空降落到地面的液态或固态水 风：空气的水平运动，是矢量 云量：将地平面以上全部天空划分为10份，被云遮蔽的份数 能见度：视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离 第二章 辐射：是能量的一种形式，指物体以电磁波的形式放射能量 辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量 太阳光谱：太阳辐射能量随波长的分布 太阳高度（角）：太阳光线和观测点地平线（面）间的夹角 太阳常数：在日地平均距离条件下，地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受的太阳辐射通量密度 日照时数：每日太阳实际照射地面的时间 直接辐射：太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的辐射 散射辐射：经过大气散射后到达地面的辐射 太阳总辐射：直接辐射+散射辐射 大气透明系数：当太阳在天顶时，到达地面与太阳光垂直面上的太阳辐射通量密度与太阳常数之比 反射辐射：到达地面的总辐射由于地面的反射作用返回大气或宇宙空间 反射率：反射辐射/总辐射 大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分 地面有效辐射：地面发射的长波辐射-地面吸收的大气逆辐射 地面净辐射：地面吸收太阳辐射获得的能量与地面有效辐射失去的能量 第三章 比热：单位质量的物质温度变化1 ℃所吸收或放出的热量 热容量：单位体积的物质，温度变化1℃所收或放出的热量 干绝热变化：一团干空气或未饱和湿空气团，在绝热上升或绝热下降过程中的绝热变化 湿绝热变化：一团饱和湿空气团，在绝热上升或绝热下降过程中的绝热变化 气温年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值之差 气温直减率：在对流层中气温的垂直变化用气温垂直梯度表示，高度每升高100m，气温的减低值
全国地面气象资料数据模式 A格式
四、地面气象观测数据文件格式 1、总则 1.1地面气象观测数据是认识和预测天气变化、探索气候演变规律、进行科学研究和提供气象服务的基础，是我国天气气候监测网收集的最重要的资料之一。为适应地面气象观测业务的发展，有必要对2001年版的“全国地面气象资料数据模式”（简称2001年版A格式）进行补充、修改。 1.2 本格式以中国气象局2003年版《地面气象观测规范》中的“地面气象记录月报表”为依据，对2001年版A格式作了必要的修改和补充，并将格式命名为“地面气象观测数据文件格式”，作为原“全国地面气象资料数据模式”的2003年版。 1.3本格式由一个站月的原始观测数据、数据质量控制标识及相应的台站附加信息构成，包括A文件和J文件两个文件，附加信息即2001年版的“气表-1封面、封底V文件”，作为A文件的一部分。因此本格式涵盖了气表-1的全部内容。 1.4 根据2003年版的《地面气象观测规范》，本格式在2001年版A格式基础上增加了相关的要素项目；为了更好地表述数据质量，增加了数据质量控制标识。观测数据部分历史资料中的技术规定可参照“全国地面气象资料信息化基本模式暂行规定”和“补充规定”，本格式不再赘述。 1.5 根据2003年版《地面气象观测规范》的规定，本格式将2001年版单要素分钟降水量J 文件更改为多要素分钟观测数据文件，作为A文件的补充，简称J文件。 1.6 2001年版与2003年版A、J格式具体变动内容见附件“2001年版与2003年版格式变动对照表”。 1.7 本格式适用于我国现行各类地面气象台站和不同观测仪器采集的数据。 2、A文件 2.1 文件名 “地面气象观测数据文件”（简称A文件）为文本文件，文件名由17位字母、数字、符号组成，其结构为“AIIiii-YYYYMM.TXT”。 其中“A”为文件类别标识符（保留字）；“IIiii”为区站号；“YYYY”为资料年份；“MM”为资料月份，位数不足，高位补“0”；“TXT“为文件扩展名。 2.2 文件结构 A文件由台站参数、观测数据、质量控制、附加信息四个部分构成。观测数据部分的结束符为“??????”，质量控制部分的结束符为“******”，附加信息部分的结束符为“######”。具体结构详见附录1：A文件基本结构。 2.3 台站参数 台站参数是文件的第一条记录，由12组数据构成，排列顺序为区站号、纬度、经度、观测场拔海高度、气压感应器拔海高度、风速感应器距地（平台）高度、观测平台距地高度、观测方式和测站类别、观测项目标识、质量控制指示码、年份、月份。各组数据间隔符为1 位空格。 2.3.1 区站号（IIiii），由5位数字组成，前2位为区号，后3位为站号。 2.3.2 纬度（QQQQQ），由4位数字加一位字母组成，前4位为纬度，其中1～2位为度，3～4位为分，位数不足，高位补“0”。最后一位“S”、“N”分别表示南、北纬。 2.3.3 经度（LLLLLL），由5位数字加一位字母组成，前5位为经度，其中1～3位为度，4～5位为分，位数不足，高位补“0”。最后一位“E”、“W”分别表示东、西经。 2.3.4 观测场拔海高度（H1H1H1H1H1H1），由6位数字组成，第一位为拔海高度参数，实测
气象资料业务系统MDOS疑误信息分析处理
气象资料业务系统MDOS疑误信息分析处理 发表时间：2018-07-20T12:04:05.020Z 来源：《科技新时代》2018年5期作者：赵建军 [导读] 达拉特旗地处鄂尔多斯高原北端, 总面积8200平方公里，是鄂尔多斯市农业大旗。 （内蒙古自治区达拉特旗气象局，内蒙古达拉特旗 014300） 摘要：气象资料业务系统（MDOS）操作平台是实时和历史资料加工处理与应用的一体化业务系统，业务人员日常主要工作任务是及时反馈疑误信息，对上传数据实时质量控制。本文结合多年基层台站工作，总结了气象资料业务系统（MDOS）疑误信息的分析及处理方法，以帮助业务人员进一步强化处理气象数据的处理能力，增强气象资料的完整性、时效性和准确性水平。 关键词：MDOS平台疑误信息数据质量分析处理 引言 达拉特旗地处鄂尔多斯高原北端, 总面积8200平方公里，是鄂尔多斯市农业大旗。本区域建有一套中心自动站，33套区域自动站，达拉特旗气象局自建站以来，始终以服务地方经济建设为宗旨，及时为种植大户提供有针对性的气象服务，为农业防灾减灾，农民增收做好保障服务。 地面气象资料业务系统（MDOS）操作平台属于资料一体化加工处理与管理业务系统，可以处理和应用实中心站及区域站的数据资料，其主要功能是数据传输监控、质控信息处理和查询反馈、基础信息管理、信息报警、产品制作与数据服务等。自达拉特旗气象局开展实时——历史地面气象资料一体化业务运行工作以来，对气象资料业务系统（MDOS）积累了一些宝贵的经验。 该业务系统的应用使得主要观测要素的时效性提高到小时级，实时气象要素自动质量控制时效达到了15min，历史资料时效达到1- 2d，逐渐消除了实时和历史资料的限制，实现了各级台站之间的资料同步。在上传和实时质量控制气象资料的过程中对业务人员操作水平提出了更高的要求，业务人员应对疑误信息进行认真分析、判断和处理，在确保观测数据完整的情况下，增强气象要素数据的可靠性和有效性水平。 1、MDOS数据质量控制检查内容 对于气象资料业务系统（MDOS）操作平台来说，在对地面气象要素数据文件进行实时质量控制时，主要包括有气候学界限值检查、气候极值检查、数据内部一致性检查和数据时间一致性检查。其中气候学界限值检查主要是查看记录到的气象要素数据是否在规定的测量范围内；范围极值检查，将时间和空间插值进行结合，在广义极值分布理论的基础上，得出任意地点多年日要素极值，并通过数据插值技术，结合气象要素日变化规律，对任意地点逐时阈值进行计算；时变检查，随着时间的变化某些气象要素会发生变化，具有时间一致性特征，将该类数据对比前后观测值，来判断是否出现异常；持续性检查，某些气象要素会随着时间和区域的变化而发生变化，例如某气象要素值长时间没有变化，则可能是观测仪器故障或传输设备异常造成的。 2、常见疑误信息分析处理 2.1数据缺测的分析处理 2.1.1台站单一或多个气象要素数据缺测 首先借助于业务软件查看对应时间段内的气象要素数据是否缺测，如果缺测应重新卸载相应时次的数据信息，检查缺测数据是否恢复正常，若仍旧没有恢复正常，应根据《地面气象观测规范》中的相关要求选择合适的数据替代缺测数据或者选用人工补测，同时在备注栏中详细标明。若在多个时次内气象要素数据均出现缺测，应做好相应气象要素仪器设备与传输线路的日常检修和维护，第一时间排除故障问题，增强观测数据的完整性水平，进一步提升地面测报质量。 2.1.2人工观测数据缺测 若定时时次人工观测到的降水，冻土，日照，雪深，雪压等人工观测项目气象要素数据出现缺测，应检查业务软件对应的相关气象要素数据是否出现缺测，若缺测则可能是因人为粗心大意造成数据未输入或输入数据后没有进行保存，应结合气薄、日照纸记录反馈对应的数据信息。若气象要素出现漏测，应确保在1h内补测完成并将修正值反馈出来，若超过1h应根据缺测情况处理。 2.1.3自动站所有数据缺测 若新型自动站内所有观测数据均出现缺测，则可能是正点长Z文件缺报造成的，应查看在业务软件中是否有长Z文件形成并传输。若没有长Z文件形成，应在业务软件中选择“正点地面观测数据维护”选项，通过人工方式对“正点观测编报”进行调取，对长Z文件进行保存编发操作；若在业务软件中形成了长Z文件却没有正常传输，应使用人工的方式尽快恢复网络，并立刻补发传输长Z文件；若长Z文件在正常编发后还是有自动站气象要素数据缺测的情况，则可能是网络异常导致长Z文件传输丢失，应重新对其进行编发。 2.2数据错误处理 若天气现象与积雪深度、极大风速、最小能见度气象要素数据出现矛盾，可能有两种表现形式：其一是人工观测到的天气现象同自动观测到的能见度数据矛盾。使用人工方式观测到的能见度数据具有较强的主观性水平，且观测空间范围较大，使用前向散射能见度仪器只能实现观测点的采样，直接造成人工和自动观测到的能见度数值存在偏差的情况，环境亮度和天气现象不同，二者之间的偏差也有一定的差异。若人工观测能见度时出现视程障碍类天气现象，而自动观测却没有发现，就会有能见度同天气现象不匹配的疑误信息，此时应以人工观测记录的天气现象为准，而能见度数据应以自动观测数据为准，当视程障碍类天气现象同能见度数据不匹配，可以将其看作是正常数据。 其二是人工观测到的天气现象同气象要素数据值矛盾。例如没有出现积雪、大风天气，但却观测到积雪深度大于0cm和极大风速超过17.0m/s的情况，这种错误数据可能是人工录入天气现象时粗心造成的，应对输入的气象要素数据进行认真检查，并及时进行修改和反馈。 2.3可疑数据的处理 受到观测仪器设备技术性能、各个气象要素之间的联系和单独气象要素数据的变化规律，正常的气象要素数据应满足极限范围值检查、空间、内部和数据时间一致性的要求，否则该气象要素是可疑的疑误数据。结合MDOS气象资料业务系统，包含有数据显示查询功能和空间图查看模块，借助于数据显示查询功能可以对可疑的正点气象要素数据进行查询，同时还能对比分析前后时次的气象要素数据，根
气象学知识整理
气象学知识整理 ㈠名词解释5×2′㈡填空20×1′㈢判断10×1′㈣选择10×1′㈤填图2×5′㈥简答3×5′㈦计算2×5′㈧论述1×15′ 名词解释 1.气象学：气象学就是研究大气中所发生的各种物理现象和物理过程的形成原因，时、空分布和变化规律的学科。 2.农业气象学：农业气象学就是研究气象条件与农业生产相互 关系及相互作用规律的一门学科，它是广义农学（含农、林、牧、渔、农经等）与气象学之间相互渗透的交叉学科。 3.大气污染：由于自然过程和人类活动的结果，直接或间接地把大气正常成分之外的一些物质和能量输入大气中，其数量和强度超出了大气的净化能力，以致造成伤害生物、影响人类健康的现象称大气污染。 4.黑体（绝对黑体）：吸收率等于1的物体为黑体。如果有一物体，在任何温度下，对任何波长的入射辐射能的吸收率都等于1，即对投射于其上的辐射能全部吸收，这种物体就成为绝对黑体，简称为黑体。 5.灰体：如果一个物体的吸收率为小于1的常数，并且不随波长而改变，这种物体称为灰体。 6.*太阳常数：当日、地间处于平均距离时，在大气上界垂直于太阳入射光线表面的太阳辐射的辐照度称为太阳常数。建议取值1367±7W?m﹣2，通常采用1367W?m﹣2.
7.温室效应：由于大气对太阳短波辐射吸收很少，易于让大量的太阳辐射透过而达到地面，同时大气又能强烈吸收地面长波辐射，使地面辐射不易逸出大气，大气还以逆辐射返回地面一部分能量，从而减少地面的失热，大气对地面的这种保暖作用，称为“大气保温效应”，习惯称“温室效应”。 8.光合有效辐射：太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射（PAR） 9.*逆温现象：在对流层中，总的看来气温是随着高度的增加而递减的。但就其中某一层而言，在一定条件下，有时可出现气温随高度增高而增加（气温垂直梯度为负值）的现象，叫做逆温现象。按形成原因分辐射逆温、平流逆温、下沉逆温、锋面逆温 10.三基点温度：温度对于植物生命、生长和发育过程的影响，从其生理过程来讲，都有3个基本点温度，简称三基点温度，即最适温度、最低温度和最高温度。 11. “温周期现象”：植物的生长和产品品质，在有一定昼夜变温的条件下比恒温条件下要好。这种现象称“温周期现象”。 12.饱和差：某一温度下的饱和水汽压与实际水汽压之差，称饱和差。单位hPa d﹦E－e d越小，空气越接近饱和即越潮湿d＝0时空气达饱和 13.露点温度：当空气中水汽含量不变且气压一定时，通过降低温度，使未饱和空气达饱和时所具有的温度称露点温度，简称露点。 气压一定，水汽越多，露点越高；反之越低
气象业务辅助决策系统
气象业务辅助决策系统 2017年12月
第一章系统概述 气象业务辅助决策系统，是以先进的数字地球平台为底层，以行业应用需求为牵引，为用户提供四类服务： 1、信息的管理、查询与检索。该系统在数字地球上，融入天气专题信息图层，直观地展现作业点分布、河流分布、重点增雨区分布、气象观测仪器、气象检测实况等信息。 2、可视化专业信息，辅助业务人员决策。采用科学数据可视化技术直观展现气象雷达数据、云图数据中的强度、速度、谱宽等信息，建立气象数据与空间环境的对应关系，辅助业务人员进行分析判断。 3、模拟业务过程，辅助任务规划。该系统可根据用户输入需求，模拟飞机飞行过程，辅助用户进行航迹规划；可模拟火箭作业过程，评估任务结果。 4、链接传感器，与实际应用业务对接。系统可与飞机增雨地空通讯系统、地面车辆GPS监控系统、北斗定位系统实时对接，实现对增雨飞机和地面作业车辆的三维追踪和显示。
第二章三维地理信息平台 气象业务辅助决策系统依托DreamMap三维地理信息平台开发研制。该平台融合了地理信息技术和虚拟现实技术，可兼容调用多种政府用、军用、商用地理信息数据，逼真展现陆、海、空、天多维空间场景；可针对雨、雪、云、风等天气现象精细化建模，逼真展现天气动态变化；可提供距离、面积、高程、角度、剖面、最短距离等分析量算功能，定量了解空间环境；可标绘兴趣点、气象台站、侦察站等模型符号，并融合管理各模型属性信息。 一、空间环境展现 该平台可以逼真展现陆、海、空、天等多维环境信息，渲染矢量、注记等多种类型数据。 图1 大气环境
图2 地形环境 图3 海洋环境
图4 高精度影像数据 二、气象环境展现
陆地生态气象数据库表说明、数据编码
附录 A （规范性附录） 生态气象数据库表说明 A.1 区域级参数表 表A.1规定了区域级参数表的表名及内容。 表名：T_TEMO_REG_PAR。 表A.1 区域级参数表 A.2 区域级多媒体生态场景数据表 表A.2规定了区域级多媒体生态场景数据表的表名及内容。表名：T_TEMO_REG_M01。 表A.2 区域级多媒体生态场景数据表
A.3 区域级生态特征数据表 表A.3规定了区域级生态特征数据表的表名及内容。 表名：T_TEMO_REG_F01。 表A.3 区域级生态特征数据表
注：一般情况下，林木蓄积量无需观测，但当发生间阀、砍阀时有一定意义。 A.4 区域级生态气象灾害与天象、异常生态事件数据表 表A.4规定了区域级生态气象灾害与天象、物候、异常生态事件(仅限野生、散放动物、天灾等)数据表的表名及内容。 表名：T_TEMO_REG_E01。 表A.4 区域级生态气象灾害与天象、物候、异常生态事件(仅限野生、散放动物、天灾等) 数据表 A.5 区域级生态活动事件数据表 表A.5规定了区域级生态活动事件数据表的表名及内容。 表名：T_TEMO_REG_E02。 表A.5 区域级生态活动事件数据表 A.6 区域级大气层气象要素分钟数据表 表A.6规定了区域级大气层气象要素分钟数据表的表名及内容。 表名：T_TEMO_REG_D00_MIN。 表A.6 区域级大气层气象要素分钟数据表
A.7 区域级辐射分钟数据表 表A.7规定了区域级辐射分钟数据表的表名及内容。 表名：T_TEMO_REG_D01_MIN。 表A.7 区域级辐射分钟数据表