一种航线天气预报的方法 【技术领域】
本发明涉及天气预报的制作方法， 尤其涉及一种航线天气预报的制作方法。背景技术 航线天气预报是指航海人员利用气象部门的预报成果， 自行制作航线上短期天气 预报。 制作航线天气预报不仅要考虑天气系统的移动， 而且还要考虑船舶本身的运动， 因此 不同于一般的天气预报。目前船舶航线的短期天气预报往往只参考了天气系统的影响， 而 大多没有考虑船舶本身的运动， 因此在预报的精度方面有所欠缺。
因此， 需要提供一种航线天气预报的制作方法以解决上述问题。
发明内容 为了解决该问题， 本发明公开了一种航线天气预报的方法， 所述制作方法包括以 下步骤 ：
(1) 接收天气预报信息 ；
(2) 对上述天气预报信息进行分析 ；
(3) 绘制船舶和影响其航行的主要天气系统之间的相对位置， 该步骤进一步包括 ： 绘制天气系统在预报时效内的位移线段 ； 绘出船舶在预报时效内的位移线段 ； 绘出所述的 相对位置 ；
(4) 制作船舶航线上的天气预报 ；
(5) 根据制作的天气预报选择船舶航线。
较佳地， 所述步骤 (1) 中的天气预报信息选自地面分析图、 地面预报图、 波浪分析 图、 波浪预报图、 热带气旋警报图、 海流图和海冰图。
较佳地， 所述步骤 (2) 进一步包括 ： 将与地面分析图相同时间的船位点绘在所接 收的实况图上， 并根据船舶的计划航向绘制出计划航线， 然后根据该图进行确定 ：
船舶目前受何天气系统影响和位于该天气系统中的位置 ；
由计划航向和天气系统的移动方向， 分析未来船舶主要受何种天气系统的影响以 及是否有危及船舶航行安全的天气发生。
较佳地， 所述步骤 (3) 中绘制天气系统在预报时效内的位移线段包括 ：
将地面分析图或波浪分析图上天气系统的实际位置及地面预报图或波浪预报图 上天气系统的预报位置以点状绘制在同一张图上， 然后连接实测位置点和预报位置点。
较佳地， 所述步骤 (3) 中绘出船舶在预报时效内的位移线段包括 ：
在绘有天气系统位移线段的图上， 点上与图名标题相同时间的船位， 画出计划航 向， 由该船舶的航速算出预报时效内的推算船位， 并在计划航向上作出相应标记。
较佳地， 所述步骤 (3) 中绘出所述的相对位置包括 ：
在天气系统在预报时效内的位移线段和船舶在预报时效内的位移线段上分别作 相同时间间隔的等分记号， 逐一画出各等分时刻船舶相对于天气系统中心的相对位置点。
较佳地， 所述步骤 (4) 包括风的预报、 浪的预报和雾的预报。
根据本发明的航线天气预报的制作方法， 不仅参考了天气系统的影响， 而且考虑 了船舶本身的运动， 因此提高了航线预报的精度。
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念， 这将在具体实施方式部分中进 一步详细说明。 本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特 征和必要技术特征， 更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
以下结合附图， 详细说明本发明的优点和特征。 附图说明
图 1 是航线天气预报的制作方法中船舶相对位置的绘制示意图 ； 图 2 是航线天气预报的制作方法中地转风计算示意图 ； 图 3 是根据本发明一个实施例的航线天气预报的制作方法中的地面分析图 ； 图 4 是根据本发明一个实施例的航线天气预报的制作方法中的波浪分析图 ； 图 5 是根据本发明一个实施例的航线天气预报的制作方法中的地面预报图 ； 图 6 是根据本发明一个实施例的航线天气预报的制作方法中的波浪预报图。具体实施方式 在下文的描述中， 给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而， 对于本领域技术人员来说显而易见的是， 本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。 在其他的例子中， 为了避免与本发明发生混淆， 对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
为了彻底了解本发明， 将在下列的描述中提出详细的结构。 显然， 本发明的施行并 不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下， 然而 除了这些详细描述外， 本发明还可以具有其他实施方式。
以下结合附图对本发明的实施例做详细描述。
根据本发明的航线天气预报的制作方法包括以下五个步骤 ： 1、 接收天气预报信 息； 2、 对上述天气预报信息进行分析 ； 3、 绘制船舶和影响其航行的主要天气系统之间的相 对位置 ； 4、 制作船舶航线上的天气预报 ； 5、 根据制作的天气预报选择船舶航线。以下分别 对这五个步骤进行描述。
1、 接收天气预报信息
该接收的天气预报信息通常包括地面分析图 (AS)、 地面预报图 (FS)、 波浪分析图 (AW)、 波浪预报图 (FW)。当然， 也可以接收其他的预报图， 例如热带气旋警报图 (WT)、 海流 图和海冰图等。另外， 还可以接收有关海域的天气报告。
2、 对上述预报信息进行分析
将与地面分析图相同时间的船位点绘在所接收的实况图上， 并根据船舶的计划航 向绘制出计划航线， 然后根据该图进行分析 ：
2.1 船舶目前受何天气系统影响和位于该天气系统中的位置。
2.2 由计划航向和天气系统的移动方向， 分析未来船舶主要受何种天气系统的影 响以及是否有危及船舶航行安全的天气发生。如有， 则进入下一步骤 ； 如无， 则结束本发明
的制作方法。
3、 绘制船舶和影响其航行的要天气系统之间的相对位置
该步骤进一步包括 ：
3.1 绘制天气系统在预报时效内的位移线段
具体来说， 将 AS 或 AW 图上天气系统的实际位置及 FS 或 FW 图上天气系统的预报位 置以点状绘制在同一张图上， 然后连接实测位置点和预报位置点便绘成了预报时效内的位 移线段。如果天气系统在预报时效内的移向和移速有变化， 则可增绘 12 小时的预报位置， 将上述三个位置点在同一张图上， 连接三点便绘成了天气系统的位移线。此位移线可以为 直线， 也可以为折线。
3.2 绘出船舶在预报时效内的位移线段
在绘有天气系统位移线段的图上， 点上与图名标题相同时间的船位， 画出计划航 向， 由该船舶的航速则可算出预报时效内的推算船位， 如 6， 12， 18， 24 小时的推算船位， 并 在计划航向上作出相应标记。
3.3 绘出相对位置
在上述两条位移线段上分别作相同时间间隔的等分记号， 逐一画出各等分时刻船 舶相对于天气系统中心的相对位置点。下面介绍在实况图上 (AS 或 AW 图上 ) 以天气系统 为参考点 ( 不动点 ) 的船舶相对位置的绘制方法。
首先在实况图上 (AS 或 AW 图上 ) 绘制出船舶和天气系统在预报时效内的位移线 段， 在位移线上分别点出各时刻 ( 例如在一个例子取世界时 00、 12、 24 三个时刻 ) 船舶和天 气系统的所在位置， 如图 1 中的 A0、 A1、 A2 和 B0、 B1、 B2 所示。
12Z 相对位置画法 ： 以 A1 点为原点， 向与天气系统移动方向相反的方向作 B0B1 的平 行线， 在此平行线上取一点 C1， 使 A1C1 等于 B0B1， 则 C1 即为 12Z 船舶相对于 00Z 天气系统中 心的相对位置。
24Z 相对位置画法 ： 以 A2 点为原点， 向与天气系统移动方向相反的方向作 B0B2 的平 行线， 在此平行线上取一点 C2， 使 A2C2 等于 B0B2， 则 C2 即为 24Z 船舶相对于 00Z 天气系统中 心的相对位置。
如果在预报图 (FS 和 FW 图 ) 上操作时， 则以预报天气系统中心为参考点 ( 不动 点 )， 按上述同样的方法绘出船舶相对于预报天气系统中心的相对位置。
4、 制作船舶航线上未来时段的天气预报
在制作天气预报时应考虑图的时效， 综合使用实况图和预报图。以下对各种天气 情况的预报做出详细说明。
4.1 风的预报
4.1.1 风向的预报
风向的预报可通过气压场的情况， 按照风压定律作出 ( 风向与等压线平行。北半 球， 背风而立， 高压在右， 低压在左 ； 南半球， 则相反 )， 还要考虑摩擦力的影响 ( 摩擦力使风 向偏离等压线由高压指向低压 )， 在海面上， 摩擦力使风向偏离等压线约 10-20 度。
4.1.2 风力的预报
①天气图的应用
天气图中有大风警报， 如 [W]、 [GW]、 [SW]、 [TW] 等， 另外图中有时有关于天气系统风力大小及其范围的文字说明 ( 前面已将其绘在图上 )， 还有单站实测资料， 这些可供预报 时参考。
②公式计算
在天气图上计算海面风时， 通常采用地转风近似法， 即海面实际风速约为地转风 速的 65％ -70％。在气旋性或反气旋性曲率较大处采用梯度风近似法计算海面风速效果较 好。地转风速可用下面的近似计算公式求得 ：
式中 Vg 为地转风速 ； ΔP/Δn 为计算点附近的水平气压梯度 ； φ 为计算点所在纬 梯度风速可用下面的近似计算公式求得 ：度。
Vc、 Va 分别为气旋性和反气旋性弯曲处的梯度风速。 在地面天气图上， 只要知道某 处等压线的曲率半径 r( 以纬距为单位 )、 相邻两条等压线的垂直间距 Δn( 以纬距为单位 ) 及该处的纬度 再根据等压线的弯曲性质 ( 气旋性弯曲还是反气旋性弯曲 )， 利用式 (2) 或 式 (3)， 即可计算出该处的梯度风速值。
计算海面风速时， 根据公式 (1)、 (2) 或 (3) 算出该点的理论风速值， 再乘以海面摩 擦系数， 即得海面实际风速。值得注意的是， 在量取 Δn 时， 最好包括 3 条以上等压线并取 其平均间隔， 这样可使计算结果有代表性， 还可减少由于绘制等压线时引进的误差。
例如 ： 在某发布的 ASAS 图上 ( 如图 2 所示 )， 已知 A、 B 两点的纬度均为 40°， 求 A、 B 两处的海面风速。
第一步 ---- 求 A、 B 两处相邻两条等压线之间的垂直间距 Δn
过 A、 B 两点分别作相邻等压线的垂线 ( 由于 B 点不在两条等压线的中间， 因此作 垂线时包含了三条等压线， 求 Δn 时取其平均间距 )， 交相邻等压线于 P1、 P 2、 P 3、 P4 四点， 用 直尺量得 P1P2 ＝ 0.4 厘米， P3P4 ＝ 0.7 厘米， 相邻两条纬线之间的距离为 2.8 厘米 ( 即一个 纬距约为 0.28 厘米 )， 通过换算得 ： P1P2 ＝ 0.4/0.28 ＝ 1.43 个纬距， P3P4 ＝ 0.7/0.28 ＝ 2.5 个纬距， 即： A 点处的 Δn ＝ P1P2 ＝ 1.43 个纬距 ； B 点处的 Δn ＝ P3P4/2 ＝ 1.25 个纬 距。
第二步 ----A、 B 两处等压线较为平直， 故根据地转风近似计算公式求地转风速 ：
A 点处 ： Vg ＝ -4.78·ΔP/(sinΦ·Δn) ＝ 4.78*4/(sin40*1.43) ＝ 20.8(m/s)
B 点处 ： Vg ＝ -4.78·ΔP/(sinΦ·Δn) ＝ 4.78*4/(sin40*1.25) ＝ 23.8(m/s)
第三步 ---- 求海面实际风速
A 点处风速为 ： VA ＝ 20.8*65％＝ 13.5(m/s)
B 点处风速为 ： VB ＝ 23.8*65％＝ 15.5(m/s)
4.2 浪的预报
根据波浪分析 (AW) 图和波浪预报 (FW) 图上绘制的等波高线和主波向等来预报， 同时要注意参考天气报告中提供的有关浪的预报结果。需要注意的是， 波浪图上的波高为 有效波高 ( 有效波高是指某一海域 1/3 大波的平均波高， 用 H1/3 表示 )， 因此船舶在使用波 浪预报图时需注意在航行海区可能会出现比有效波高大的波。 设有效波高 H1/3 为一个单位， 则其他几种统计波高与 H1/3 的比值见下表。由表可见， 有效波高大于平均波高 ； 在 100 个连 续波中有一个波的波高超过 H1/3 的 1.5 倍稍多 ； 在 1000 个连续波中就将出现一个波高约两 倍于有效波高的大波。
4.3 雾及其他天气现象的预报
根据天气图上和天气报告中提供的浓雾及其他天气现象的预报结果， 同时参考预 报点附近单站实测的气象要素综合进行预报。
5、 根据制作的天气预报选择船舶航线
根据上述预报结果， 结合船舶的性能、 技术条件、 载货等情况作出是否改变航向的 决策， 选择尽量避开大风浪区的安全经济航线。
以下举例对上述的航线天气预报制作方法进行说明。
明华轮 2009 年 10 月 9 日 0000 时 ( 世界时 ) 船位在λ ＝ 170° E， 航向 W， 航速 Vs ＝ 25 节。预报明华轮在其航线上 10 月 9 日世界时 0000 时、 1200 时及 10 月 10 日世界时 0000 时的天气与海况 ( 包括风向、 风速、 云雨、 雾和海浪等情况 )。
第一步， 明华轮于 0400Z 收到发布的 ASAS 图， 0700Z 左右陆续收到 AWPN、 FSAS、 FWPN 图 ( 如图 3、 4、 5、 6)。
第二步， 将 0000Z 的计划航向点在 AS 图上， 并标明计划航向 JH。由计划航向和天 气系统移向看出， 船将与中心气压为 980hPa 的强热带风暴相遇。该强热带风暴正以 23kn 的速度向 ENE 方向移动， 风暴区域内有暴风警报。
第三步， 根据第二步的结果， 明华轮绘制本船和 980hPa 强热带风暴之间的相对位 置。
绘制天气系统位移线段 ： 在 091200Z 和 100000Z 位置预报圆中心各取一点， 分别记 为 P1、 P2， 连接系统的实测和 12h、 24h 预报位置点 P1、 P2， 便绘成了天气系统在未来 24h 内的 位移线段 ( 如图中的虚线所示 )。
绘制船舶位移线段 ： 自 AS 图上 0000Z 船位 ( 图中的 Q 点 ) 画出计划航向 JH， 由航 速 (25kn) 算得 24h 内的计划航程 600n mile( 相当于 10 个纬距的长度， 在天气图上量取一 个纬距长度时， 应在船位附近经线上量取 )， 据此得到 24h 的推算船位点 ( 图中的 Q2 点 )， 连接 0000Z 的船位点和 24h 的推算船位点， 得到 24h 内的船舶位移线段 ( 如图中的实线所 示 )。在位移线段上取一等分点， 得到 1200Z 的船舶位置 ( 图中的 Q1 点 )。
绘制相对位置 ： 按照前面所述的方法， 在 AS 图上， 画出明华轮与 980hPa 强热带风 暴之间的 12Z 相对位置 ( 如图中的 R 点所示 ) ； 在 FS 图上， 画出明华轮与 986hPa 锋面气旋 ( 由 980hPa 强热带风暴变性而来 ) 之间的 12Z 相对位置 ( 如图中的 R’ 点所示 )。
将 AS 图上 1200Z 的相对位置点， 按其所在的经纬度点到 AW 图上， 将 FS 图上 1200Z的相对位置点， 按其所在的经纬度点到 FW 图上。同时将 AS 图上 24h 推算船位点按其所在 的经纬度点到 FS、 FW 图上。
第四步， 10 月 9 日 0000Z 的预报 ： 从 AS 图上看， 0000Z 船舶处于 980hPa 强热带风 暴前部的高压带中， 吹 W-NW 风， 从附近测站估算， 风速 7 ～ 8m/s((4 ～ 5 级 ) ； 从 AW 图上看， 浪高为 2 ～ 3m， 浪向 NW ； 从 0000Z 船位点附近测站看， 当时天空晴到少云， 气温 20℃左右， 能见度良好。
10 月 9 日 1200Z 的预报 ： 从 AS 图上看， 1200Z 船舶处于 980hPa 强热带风暴的暖 区， 吹 S ～ SW 风， 通过地转风近似法求得风速约 13.5m/s(6 ～ 7 级 ) ； 从 FS 图上看， 1200Z 船舶处于 986hPa 锋面气旋的暖区， 吹 SW 风， 通过地转风近似法求得风速约 13.5m/s(6 ～ 7 级)； 从 AW 图上看出， 1200Z 浪高为 3m 左右， 浪向偏 S ； 从 FW 图上看， 1200Z 浪高为 3 ～ 4m， 浪向偏 SW ； 参考 AS 图， 1200Z 天空多云到阴， 气温 22℃左右， 能见度不良。综合考虑 AS 和 FS 图， 1200Z 船舶所在海区吹 S ～ SW 风， 风力 6 ～ 7 级， 浪高为 3 ～ 4m， 浪向偏 S ～ SW， 天 空多云到阴， 气温 22℃左右， 能见度不良。
10 月 10 日 0000Z 的预报 ： 从 FS 图上看， 船舶位于 L986 锋面气旋冷锋后面， 风向 以偏西风为主， 通过地转风近似法求得风速约 15.5m/s(7 级左右 ) ； 从 FW 图上看， 海面波浪 较大， 浪高 6-7m， 浪向 WNW。10 月 10 日 0000Z 天空阴有雨， 能见度不良。 第五步， 从以上步骤结果可知， 明华轮从 10 月 9 日 0000Z 到 10 月 10 日 0000Z 这 段时间里， 基本上是顶风、 顶浪航行， 浪高在 3 ～ 7m 之间， 能见度不良。这种状况对船舶的 安全航行造成一定的影响， 故可以考虑将原航向改为 SW， 待避开大风浪区域后， 再恢复原定 航向。
另外， 在制作航线天气预报时， 还可以利用高空图、 卫星云图、 重要天气图等辅助 资料， 使预报更加准确可靠。另外， 在航行过程中最好每隔 6 小时接收一次最新的气象传真 图， 按照上述步骤和方法， 对前面制作的航线天气预报进行必要的修正， 直至到达目的港为 止。
根据本发明的航线天气预报的制作方法， 不仅参考了天气系统的影响， 而且考虑 了船舶本身的运动， 因此提高了航线天气预报的精度。
本发明已经通过上述实施例进行了说明， 但应当理解的是， 上述实施例只是用于 举例和说明的目的， 而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可以理解的是， 本发明并不局限于上述实施例， 根据本发明的教导还可以做出更多种的 变型和修改， 这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。