安徽农业科学，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡ酣．Ｓｅｉ．２０１０，３８（１６）：８５３９—８５４２责任编辑王淼责任校对傅真治
六要素自动气象站资料的二次开发和应用
黄元森，谢丹，郑琳，余建华
（福建省南平市气象局，黼ｚ
３５３０００）
摘要通过对逐时六要素自动气象站资料的二次开发，利用逐时六要素气象资料，对一些物理量公式进行计算机编程计算，自动生成逐时的水汽压、相对湿度、本站气压、位温及１４：００浮力共５个物理量产品。并把它保存为能被Ｍｉｃａｐｓ系统调阅的第三类数据格式文件。通过对２００９年发生在南平市的一次强对流天气过程分析表明，应用这些新增加的物理量产品，将提高对中小尺度系统。特别是强对流天气的短时监测、预报和预警能力。
关键词六要素；水汽压；相对湿度；气压；位温；浮力中图分类号Ｐ４１５．１＋２文献标识码Ａ文章编号０５１７—６６１１（２０１０）１６—０８５３９—０４
ＳｅｃｏｎｄａｒｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉｘＥｌｅｍｅｎｔｓｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＨＵＡＮＧＹｕａｎ－ｓｅｎＡｂｓｔｒａｃｔ
ｅｔ
ＷｅａｔｈｅｒＳｔａｔｉｏｎＤａｔａ
ａｌ
（ＮａｎｐｉｎｇＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ，Ｎａｎｐｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ３５３０００）
ｗｅｒｅ
Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｉｘ－ｈｏｕｒｌｙａｕｔｏｍａｔｉｃｗｅａｔｈｅｒｓｔａｔｉｏｎｄａｔａｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｕｓｉｎｇｓｉｘｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｈｏｕｒｌｙｗｅａｔｈｅｒ
ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
ｔｏ
ｄａｔａ，ｓｏｍｅｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｆｏｒｍｕｌａ
ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｎｄ１４：００
ｇｅｎｅｒａｔｅ
ｆｉｖｅｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｂｕｏｙａｎｃｙ
ｐｒｏｄｕｃｔｓ（ｔｈｅ
ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ，ａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｂｅｓａｖｅｄａｓＭｉｃａｐｓｓｙｓｔｅｍａｃｃｅｓｓｔｏｔｈｅｔｈｉｒｄｃａｔｅｇｏｒｙｏｆｄａｔａｆｉｌｅｓ．Ａｓｔｒｏｎｇ
２００９ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｎｔｉｔｙｐｒｏｄｕｃｔｓｗｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｍａｌｌａｎｄｍｅｄｉ．ｕｍ—ｓｃａｌｅｓｙｓｔｅｍｓ。ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ／ｙｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｗｅａｔｈｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇａｎｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．
ｖａｐｏｒ
ｃａｎ
ｓｉｔｅ，ｂｉｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｆｌｏｔａｇｅ）．ＡｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃＬｓｏｆｔｈｅｓｅｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｗｅａｔｈｅｒｐｒｏｃｅｓｓｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎＮａｎｐｉｎｇｉｎ
ＫｅｙｗｏｒｄｓＳｉｘｅｌｅｍｅｎｔｓ；Ｖａｐｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅ；Ｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ；Ｐｒｅｓｓｕｒｅ；Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；Ｂｕｏｙａｎｃｙ
随着社会和经济的发展，人们对气象预报和服务的需求也越来越多，为适应气象现代化快速发展的要求，更好地为防灾减灾服务，全国各地气象台站都开始建设了大量的区域自动气象站，这些自动站的建设不仅加强了对中小尺度系统的监测、预报和预警能力，为防灾减灾提供了重要的气象信息，也为新农村建设等气象服务提供气象依据。之前各地气象台站建立的区域自动气象站大都是四要素自动气象站，气象站资料只有风力、风向、温度、雨量４个要素，这４个气象要素之间关联度较小，无法利用这４个要素开展二次开发，利用率受到限制。针对这种情况，目前各地也开始新建六要素自动气象站，六要素气象站可观测风力、风向、温度、雨量、气压、湿度６个气象要素，其中气压和湿度（通过露点温度来反映，是新增加的２个气象要素，这２个气象要素的加入，为六要素自动气象站资料的二次开发提供了条件。笔者通过对福建省７２个逐时六要素自动气象站资料的二次开发，利用其中的逐时温度、露点温度、海平面气压或本站气压，生成逐时的水汽压、相对湿度、本站气压、位温４个物理量，及利用前后２天１４：００的六要素自动气象站资料生成浮力这一物理量，并把这些物理量产品保存为能被Ｍｉｃａｐｓ系统调阅的第三类数据格式文件。对２００９年发生在南平市的一次强对流天气过程进行分析总结，如果能应用这些新增加的物理量产品，将提高对中小尺度系统，特别是强对流天气的监测、预报和预警能力。１资料与方法
１．１六要素气象资料来源在福建省气象台站有７２个气象观测场建立了稳定可靠运行的六要素自动气象站，每小时各地区气象台都能准时收到全省７２个六要素气象报文资料（即ＶＰ报文资料），利用每小时１次的报文资料，可开展六要
素自动气象站资料的二次开发。
１．２六要素气象资料的读取和质量控制
六要素自动气象
站资料的ＶＰ报文与其他地面观测报文基本一致，通过计算机编程就可读取六要素气象资料。对六要素气象资料的质量控制，国内外有许多学者进行过研究【１。２１。结合六要素气象资料的特点及对六要素资料的应用情况，主要从气候允许值检查、台站历史极值检查及各要素之间的关联度检查３方面做质量控制。
２六要素气象资料的二次开发
２．１水汽压公式计算根据１９８０年气象出版社出版的《湿度查算表》一书，纯水平液面（或冰面）饱和水汽压Ｅｗ可通过温度的计算求出，大气中的不饱和水汽压即是露点温度对应的饱和水汽压，因此对大气中的水汽压可通过对露点温度对应的饱和水汽压求出，即当露点温度在Ｏ℃或以上时用纯水平液面饱和水汽压Ｅｗ计算，公式为：令Ｘ＝ｌｏｇ（Ｅｗ）＝
１０．７９５
７４［１—２７３．１６／（２７３．１６＋磁）］一５．０２８１０９｛（２７３．１６＋
Ｔｄ）／２７３．１６＋１．５０４７５％１０＾一４［１—１０‘（一８．２９６９（（２７３．１６＋Ｔｄ）／２７３．１６—１］）｝＋Ｏ．４２８７３丰１０＂－３｛１０‘（４．７６９５５（１一（２７３．１６＋Ｔｄ）／２７３．１６）一ｌ｝＋０．７８６１４，贝０Ｅｗ＝ｅ“Ｘ；当露点温度在０℃以下时用纯水平冰面饱和水汽压Ｅｗ计算，公式为：令Ｘ１＝ｌｏｇ（Ｅｗ）＝～９．０９６８５（（２７３．１６＋Ｔｄ）／２７３．１６一１）一３．５６６５４１０９［（２７３．１６＋Ｔｄ）／２７３．１６］＋０．８７６８２（１—２７３．１６／（２７３．１６＋Ｔｄ））＋０．７８６１４，则Ｅｗ＝ｅ＾Ｘｌ，其中魁为露点温度。
２．２相对湿度的计算根据１９８０年气象出版社出版的《湿度查算表》一书，空气的相对湿度ｕ（％）的计算公式为：Ｕ＝
（踟ｌ／Ｅ以）×１００。式中，Ｅｗｌ为露点温度对应的饱和水汽
压，Ｅ砣为干球温度对应的饱和水汽压。
２．３位温的计算位温是把空气块千绝热膨胀或压缩到标准气压时应有的温度。通常情况下地面空气为未饱和湿空气，位温０是Ｔ、Ｐ和ｑ的函数，但未饱和湿空气位温值常用
基金项目福建省气象局基层科技专项项目（２００９ｊ１０）。
作者简介黄元森（１９７３一），男，福建莆田人，高级工程师，从事短期天
气预报研究。
收稿日期２０１０－０３一１１
干空气位温值代替。根据２００３年北京大学出版社出版的
８５４０
安徽农业科学
２０１０生
《大气物理学》一书，未饱和湿窑气位温（简称位温）的计算公式为：口＝Ｔ（１０００／Ｐ）““，其中７’为气温，Ｐ为本站气压。２．４本站气压的计算在原来的地面掀文中只有海平面气压，没有本站气压；在新的六要素自动气象站报文中已有本站气压，但是目前Ｍｉｃａｐｓ预撤平台中没有把本站气压读取出来，预报人员在Ｍｉｃａｐｓ平台中是看不到的。虽然在对各个站点之间只能对海平面气压变化进行比较，而无法对本站气压进行比较，但是在强对流天气预报过程中，如果能注意分析单站逐时的本站气压变化，则有利于提高对单站短时强对流天气的预报能力。因此也有必要把逐时的本站气压读取出现，利于预报员分析参考。
２．５浮力的计算在强对流天气预报中，浮力是一个很重要的物理量参数，它和其他对流参数一样具有较重要的参考作用‘“。在《福建省主要灾害性天气分析与预报》培训教材中，浮力是作为主要的强对流预报参数在全省推广应用一。。考虑到福建的气候特点，笔者只对１４：００的浮力进行计算。对某站而言，具体的浮力计算公式为ＩＦ＝（△％）Ｍ＋（ｅ—ｒ）＋（１０００一Ｐ）；其中，（△％）２４＝１．６△％＋△乇一０．８△Ｐ孔。式中，ＡｅＭ为２４ｈ水汽压差，△死为２４ｈ温度差；△Ｐ拍为２４ｈ本站气压差；ｅ为１４：００水汽压，ｒ为１４：００本站气温；Ｐ为本站气压。对不同季节，浮力的参考值是不一样的，在３—４月份，一般认为∥≥１５时就有可能出现强对流天气。
３生成Ｍｆｉｅａｐｓ第三数据格式
根据Ｍｉｃａｐｓ第三数据格式特点，通过计算机编程把生成的各物理量产品，加入各站的经纬度、海拔，可生成逐时的能被Ｍｉｃａｐｓ系统调阅的第三类数据格式文件，利用Ｍｉｃａｐｓ预报平台，这些第ｉ类数据格式文件就能方便地被预报员调
劂参考。
４强对流天气过程分析
受高空槽和低层切变线南压影响，２００９年３月２２日００：ｏｏ一０２：００在福建省西北部的光泽站等地出现大风、冰雹及短时强降水等强对流天气过程。通过对这次强对流天气分析，希望在分析各种天气形势及物理量的基本上，能结合六要素自动气象站资料二次开发的逐时物理量产品，提高对强对流天气的预报水平。
４．１形势分析从２００９年３月２１日０８：００
５００
ｈＰａ高度场
（图ｌａ）可知，在中高纬地区为一槽一脊型，即乌拉尔山脉为高压脊，在贝加尔湖到我国东北地区为高空槽，槽后为两北气流，有强的冷空气扩散南下到我国长汀流域。在中低纬的我国南部地区有南支槽存在，南支槽线位于１１００Ｅ附近，槽前有１支≥２４ｍ／ｓ的高空急流，１１５０Ｅ高空急流位于２６。Ｎ附近，即处在南昌与邵武之间，福建省处于槽前西南暖湿气流中。随着高空槽东移，槽后有冷空气迅速南下，迫使与高空槽较近的南支槽东段也快速东移，到２２日０８：００南支槽东段已东移人海，闽北上空开始转为槽后西北气流控制。造成这次强对流天气过程也正是闪为高李槽过境使得闽北高空由前期的暖湿气流转为干冷气流。加剧大气层结不稳定，有利于强对流天气的发生。
从２００９年３月２ｔ日０８：００
８５０
ｈＰａ高度场（图１ｂ）可
知，在长汀流域到两南地区有一冷式切变线，在切变南侧有一低空急流，急流轴位于南岭到长江中下游上空，随着高空槽、南支槽东移，低层切变也随之快速东移南压，造成２１日夜间闽北地区出现一次明显的强对流天气过程，随着到切变南瓜过境，到２２日０８：００闽北上空已转为西北气流控制，强对流天气过程结束。
图１
２００９年３月２１日憾：００５００
ｈＰａ（ａＩ及聊ｈＰａ（ｂＩ高度场
ａｔ８：００
№．１
４．２物理量分析
５００
ｈＰａ（ａ）ａｎｄ８翮ｈＰａｌｂＪｂｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄ
ｏｆＭａｒｃｈ２ｌ砒，２００９
场看，低层ＪｘＬ速／ｂ（９２５ｈＰａ为３ｍ／ｓ），风速随高度增大，到高层风速达到４８ｍ／ｓ（２５０ｈＰａ）。而高层风速大，低层风速小正是发生强对流天气的必要条件；同时从垂直风向上看，９２５ｈＰａ为东南风，８５０ｈＰａ为西南风，这样配置的垂直风切变，容易造成在闽北发生强对流天气；并且从其他的中低层次看，风向随高度顺转，有暖平流，当高层有高空槽东移时，闽北上空转为槽后西北气流时，将出现低层暖平流，高层冷平流时，
也将有利于强对流天气的发生。
４．２．１／ｌｏｓｅ图分析。从２００９年３月２１日０８：００邵武站／ｌｏｇ／）图（图２ａ）及邵武站２１日０８：００Ｖ－３０图（图２ｂ）可知．邵武站Ｋ指数为３８，沙氏指数ｓｉ＝一１．８，抬升指数为一０．１．
△岱ｅ（８５０—５００）＝５．４，△‰一蜘＝２７℃，在６００—５００
ｈＰａ对
流有效位能（Ｃａｐｅ）为正值区，这屿物理量说明当日闽北上空大气是处于不稳定状态，当有冷空气触发时，将引发大气不稳定能量的释放，有利于强对流天气的发生。另外从垂直风
３８卷１６期黄元森等六要素自动气象站资料的二次开发和应用８５４Ｉ
图２
Ｆｉｇ．２
ｎｏｇＰ
２００９年３月２１日惦：００邵武站ｎｏｇＰ图（ａ）及Ｖ－３０图（ｂ）
ｄｉａｇｒａｍ（１ｅｆｔ）ａｎｄＶ－３０，ｆｍｇｒａｍ（ｒｉｇｈｔ）ａｔＳｈａｏｗｕＳｔａｔｉｏｎａｔ８：００ｏｆＭａｒｃｈ２１‘。２００９
４．２．２水汽压分析。光泽、浦城同属南平的北部，在这次天气过程中，光泽发生了强对流天气，而浦城没有发生强对流天气。通过对这两站的水汽压的日变化分析，水汽压对这次强对流天气的发生具有明显的提前指示作用。对比３月２ｌ～２２日光泽、浦城二站的地面水汽压的日变化（图３）可知，光泽在发生强对流天气之前的２１日白天到夜间，水汽压最小值出现在早晨，但也达到１８．５ｈＰａ，随着时间变化水汽压也逐渐上升，到２２
重
日００：ＯＯ（即将要发生强对流时）则明显上升，达到最大值为∞．５ｈＰａ，到２２日０ｌ：００之后随着强对流天气结束，水汽压则明显下降。而浦城则在２１日上午水汽压出现较大值后则随时问变化反而是逐渐减小，到２２日１２：００左右达到最小值１８
ｈＰａ，
这说明了在发生强对流天气之前，光泽站具有较高的水汽压，容易发生强对流天气，而浦城站水汽压值较低，不易发生强对流天气。
１９．４
墨１９．２
巴
１９．０
鼋
量
量董
毒
ｉ
１８．８
：１８．６
墨１８．４
蛔１８．２
摹
婆
２１日
０５：０００８：００ｌｌ：００
１４：００ｌ
蔓１８．０
１７．８
２２日
７．００２Ｑ００２３：０００２：０００５：００
２１日
２２目
０５：０００８：００ｌＩ：００１４：００１７：００２住００２生０００２：０００５：００
时间Ｔｉｍｅ
时间Ｔｉｍｅ
图３
ｔａｇ．３
Ｔｈｅｈｏｕｒｌｙ
２００９年３月２１一忿日光泽（ａ）、浦城（ｂ）地面水汽压每小时变化曲线
ＣＵｌ＇Ｖｅ
ｄｌａｌｌｇｅｏｆｖａｐｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｔＣ，ｕａｎｇｚｅ（ａｌａｎｄｅｕｃｈｅｎｇ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇＭａｒｃｈ２１‘－２２“ｏｆ２００９
４．２．３位温分析。位温是大气热力学、大气动力学、边界层气象学和云雾降水物理学中非常有用的一个参数，在强对流天气预报中也是非常有用的—个物理量参数。由图４可知，两站的位温变化明显不同，从光泽站２１日的位温变化看，从２１Ｅ１
ｃ１５：ＧＯ一２２：００，光泽站的位温值都Ｉ＞２３℃，最高值出现在１６：００，达到２５℃，之后虽有所下降，但在２２：００之前下降幅度都不大，到２３日００：００位温仍达到２２．５℃。而从浦城站２１日的位温日变化看，浦城站的位温最高值出现在１５：００，但全Ｈ最大值
塞！
芒
营
；毛
堇
璺
玎拍巧Ｍ
盟殂加伸蝎２１日２２日
０５：０００８：００１１：００１４．００１７：００２旺００２王０００２：０００２００
２２日２１日
０５：０００８：００Ｉｔ：００１４：００１７：００２也ＯＯ２３：０００２：０００５：００
时间Ｔ［ｍｖ
图４
ｔａｇ．４
时间Ｔｉｍ
２００９年３月２１－２２日光泽（ａ）、浦城（ｂ）地面位温每小时变化曲线
ｍｒｖｅ
ａｔ
ＴｈｅｈｏｕｄｙｇｒｏｕｎｄｐｏｔｅｎｌｌａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅＣ，ｅａｎ髀（ａ）ａｎｄＰｎｃｈｅｎｇｉｂ）ｄｕｒｉｎｇＭａｒｃｈ２１‘一２２“ｏｆ２００９
８５４２
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２０１０盎
也才达到２３℃，并且从１７：００之后位温值随时间变化明显下降，到２３日０１：００降至１９℃，这也说明了在强对流天气预报中位温是非常有用的—个物理量参数。
４．２．４本站气压和浮力分析。由图５可知，南平各站都具有明显的日变化，本站气压最高值都出现在当日９：００左右，最低值都出现在当日１６：００左右，并且从１４：００气压场上也可看出，
南平各站之间差别也都不大，因此，从本站气压值和变化情况是无法判断哪个站未来会出现强对流天气。光泽的浮力达到２０．１，而浦城只有０．４。根据《福建省主要灾害性天气分析与预报》培训教材，在３—４月份，一般认为伊≥１５时就有可能出现强对流天气。因此，从浮力值的大小和结合其他物理量分析可判断光泽未来将出现强对流天气。
图５枷９年３月２１日１４：００南平市本站气压场（ａ）及浮力场（ｂｌ
飓５
５小结
１１ｌｅａｉｒ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ删｛ａＪａｎｄｔｌｏｔａ群钏（ｂ）ａｔ岫ｓｔａｔｉｏｎｏｆＮａｎｐｉｎｇ
参考文献
ａｔ
１４：０００ｆ
Ｍａｒｃｈ２１‘。２００９
地预报出这次强对流天气过程。
（１）通过对逐时六要素自动气象站资料的二次开发，利用逐时六要素气象资料，对一些物理量公式进行计算机编程计算，自动生成逐时的水汽压、相对湿度、本站气压、位温及１４：００浮力共５个物理量产品，并把这些物理量保存为能被Ｍｉｃａｐｓ系统调阅的第三类数据格式文件。
（２）对２００９年发生在南平市的一次强对流天气过程分析表明，如果能在分析各种天气形势及物理量的基本上，结合六要素自动气象站资料二次开发的逐时物理量产品，就能够较好
［１］岳艳霞，陈静，郭志斌．区域自动站雨量资料ｒ￥ｔｔ控制方法及应用［Ｊ］．
［２］嘉系；荽藿驾≥銎鲁：：；磊嘉翥量控制方法研究概述［Ｊ］．气象ｆ斗技，
２００５，３３（３）：１９９—２０３．‘３
［４］刘鄹吗．襁童省主要灾害性天气分汗￡剩艮［ｚ］．樯室省气象局培训教
例’””。
３裂茅等嬲雾竺苗产对流天气潜势预测中的作用‘’１・气象科技，
（上接第８４８７页）
重要因素。江淮地区６、７月份正处于梅雨季节，高温、多湿极有利于葡萄病害的发生和蔓延，通过避雨和套袋栽培，可以防止雨水对葡萄的淋刷，保持植株表面干燥，能够有效控制借雨水和病虫传播以及需要高湿条件的病害的发生和蔓延。该试验结果表明，同样是０．５％果圣水剂５００倍液处理，采取套袋和避雨栽培，病果率从露地栽培的２９．７６％降到４．４２％，病情指数从６．４８降到ｏ．９０，防治效果从７８．３５％提高到８９．４ｌ％，同样，植物源农药新型Ａ水剂５００倍液、２０％银果可湿性粉剂５００倍液和ｌ０００倍液处理果实，在避雨和
套袋条件下，都可以不同程度的降低葡萄病果率和病情指数，提高对病害的防治效果。在生产中，建议果农在葡萄坐果后２０ｄ左右，对葡萄园全面喷洒１次杀菌剂后进行套袋，既可以降低病果率，又可以减少果实上的农药残留量，还可以提高果实的外观品质。参考文献
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２００９．１３（１）：７—９．
［２］叶萌，蒲彪．植物源农药“天然植保”防治桃黑星病的田间药效试验初
报［Ｊ］．中国南方果扭寸，２００４，３３（５）：７６—７７．