月日京津冀暴雨预报背后的海量信息挖掘中国气象科技创新

8月12-13日,京津冀迎来了入汛以来最强降水。这次惊动了全国人民的降水过程表现如何?

从预报角度,可以说下得不多不少,刚刚好。

62.0%的气象观测站出现暴雨,

20.3%的气象观测站出现大暴雨,

对于翘首盼了一天的北京er来说,

这次暴雨不但没有爽约,而且

这次暴雨过程,中央气象台24小时时段预报与实况基本一致。

那么你知道如今预报员是如何制作降水预报的吗?

我们从大数据信息挖掘的角度来一窥究竟。

众所周知,数值模式预报已成为现代天气预报业务的基石。然而,随着数值模式的快速发展,预报员或用户不得不面对信息过载的问题。为了缓解或解决该问题,我们基于集合预报的思想,设计“QPF权重评估推荐平台”,帮助预报员在海量数据的基础上实现自身价值。

为什么要进行海量信息的集成?

来自不同预报中心的模式系统同化了不同的观测资料、采用不同的动力框架、物理参数过程,因此对不同区域、季节、时效和类型的天气表现各有优缺点。不同类型的数据源可提供相互补充的降水预报(QPF,Quantitative Precipitation Forecast)信息,例如:

全球数值模式系统能够提供大尺度系统的降水信息;

集合模式系统能够提供预报的不确定性和低概率的极端天气信息;

高分辨率的中尺度模式可以提供对流性降水系统的形态、演变等特征

通过近期权重推荐结果可以发现,近2周内表现权重较好的模式分别为Grapes3KM、GrapesMeso(权重分别为18%、16%),表现较好的客观方法分别为Logistic订正降水(30%)、GrapesMeso频率订正(15%)以及频率订正ECMWF(20%)。而近1天的权重则推荐:频率订正EC(30%)、自适应集成降水(10%)、Logistic订正降水(30%)、ECMWF(20%)、频率订正GRAPESmeso(10%)。但是由于近期降水较为分散,暴雨站数较少,权重推荐的结果还需要预报员再进一步进行分析、研判。

2.多模式对比模块

预报员还可以通过多模式对比以及稳定性对比模块,对模式进行事前评估。模块中提供了实时缩放和定位功能,方便预报员进行多模式对比,同时后台的图片压缩技术也确保浏览的便捷性。如下图所示,预报员可以十分便捷的在预报模式、预报时效、预报区域中进行快速切换,浏览关心的降水区域,对比模式差异和模式演变。就这次暴雨过程而言,从多模式预报对比和稳定性对比发现,通过选取ECMWF全球、集合最优百分位降水、自适应集成降水及Logistic订正降水进行对比,发现各家模式或者客观方法都预报了这次京津冀暴雨过程,但是也存在一定分歧:从不同预报时效看,随着时效的临近,各家模式和客观方法的一致性均在不断提高;从预报稳定性来看,集合最优百分位降水预报的预报最为稳定,说明集合成员之间的相似性随着时效临近而增加,预报确定性程度更高。

3.历史个例检索模块

预报员还可以使用平台中的历史检索模块,查询历史相似个例。首先,预报员可以通过选定关注区域:全国或者6个预设区域(分别是华北、华东、华南、华中、西北以及西南地区),或者可以通过自定义经纬度的方式进行设定目标区域;设定后,会以热力图的方式返回目标区域内的相似过程暴雨过程时间,热力图中颜色越深表示相似程度可能越高。当点击某个热力图模块,就会得到当天关注模式的实况预报对比评分图以及对应24小时预报中间时刻的形势场预报图。

THE END
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5.西北东部暖区大暴雨中尺度系统演变特征2012.北京721特大暴雨极端性分析及思考(一)观测分析及思考[J].气象, 38(10):1255-1266.[4]Jing Zhiying, Liu Caihong, Shen Xinyong. 2011. Statistical analysis of the relationship among warm sector heavy rainfall, upper and lower troposjvzq<84yyy4h{z}0ce4dp8HP136/9>741l4ju|s03261/9:560813?3223:1
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