强对流天气短时临近预报非常规检验新技术研发.pdf

公益性行业（气象）科研专项项目成果信息快递 强对流天气短时临近预报非常规检验新技术研发 【项 目 编 号】GYHY201006002 【研 究 周 期】2010 年 12 月— 2013 年 12 月 【项目负责 人】邵玲玲、戴建华 【项目骨干成员】万玉发、郑媛媛、李佳、许爱华、韩桂荣、李佰平、茅懋、张 欣、吴涛、徐同、安晶晶、支树林、孙敏、喜度、王啸华、王志斌、谢亦峰 【项目承担单位】上海中心气象台 【项目协作单位】安徽省气象台、中国气象局武汉暴雨研究所、中国气象局上海 台风研究所、江西省气象台、江苏省气象台 【主要研究成果】 研发了强对流短临预报非常规检验新技术方法，完成了预报检验基础信息技 术路线的研发，建立了多年的历史检验数据集；完成了针对不同类型强对流天气 预报的检验分析技术，包括目标对象的预报检验技术和针对不同时空分辨率应用 需要的尺度分离检验方法的开发；完成了调研预报业务人员对客观强对流预报产 品的需求和关注重点调查表，分析了预报业务人员和终端用户对检验评估信息 需求和使用倾向；开发完成了适应现有短临业务的强对流预报检验模块，包括网 页版和 SWAN 客户端版本。以下是主要成果： 1．强对流实况基础信息 1）雷电实况：完成了雷电闪电密度的气候统计及等级阈值，对比了闪电密 度与雷达观测，根据区域特点，建立了不同区域各雷电要素的等级阈值。2 ）短 时强降水实况：完成了自动站雨量资料整合、雷达和雨量站观测融合的定量估测 降水（QPE ）、强降水雨团的识别算法。3 ）雷暴大风实况：完成了自动站风观测 雷暴大风、基于雷达资料的大风特征识别算法。4 ）冰雹实况：完成了天气雷达 冰雹识别算法。5 ）深厚对流区：完成了采用雷达强回波与温度层结结合的综合 识别方法，识别包含空中大冰雹的深厚对流区。 2 ．格点型预报的检验技术 2.1 目标对象检验技术 分别在预报和实况中选取、匹配单体（如对流单体、强天气落区等），对预 报目标进行等级 TS 评分、等级面积大小、重心偏移、交叉相关、形状对比 （轴 向和椭圆率）等五项指标的检验，依据用户评价偏好，采用加权平均方法给出总 1 公益性行业（气象）科研专项项目成果信息快递 体检验评分和面积、位置、形状方面的评价信息，从而实现对强对流目标的综 合检验和评价。 2.2 尺度模糊检验技术 尺度分离技术采用不同的时间、空间尺度的匹配方法，对选定的强对流预报 对象进行评价和检验，即在对应预报格点周围一定的范围 （尺度可变）内选取观 测格点，将这些观测格点与预报格点进行匹配，再对该区域内预报值和观测值分 别进行取平均、取阈值、分等级、计算概率分布等数学方法，然后进行对比检验 与评价，采用 TS、击中率(POD)等评分办法提供预报产品在不同尺度分布情况下 的检验结果。主要的检验技术包括：尺度模糊法、升尺度法、阈值对比法、最小 覆盖法、基于概率分布的模糊逻辑法、多等级对比法等。 3 ．用户及其应用倾向调查与权重 针对强对流天气预报产品 3 大类用户：业务预报人员、专业用户和普通公 众，以格点型产品为例，用户对强对流天气预报产品的关注重点和评价标准。提 供了可根据用户对检验产品的使用倾向对检验算法权重组合的调整策略。 4 ．预报检验与评估(VE)系统 分别开发了基于网络版本 Web-VE 短临预报检验系统 （图1）和基于中国 气象局短临预报业务系统 SWAN SWAN-VE 短临预报检验与评估模块 （图2 ，） 它们可针对 SWAN 等短临预报业务产品进行常规检验、目标对象检验和尺度模 糊检验，采用图形、图像、表格、文本等方式显示预报与实况对比、预报检验结 果、预报评估结果等信息。 【成果应用情况】 1.成果的转化应用情况： 项目的主要技术方法、产品等成果集成到 “强对流短时临近预报检验和评估 系统”中，该系统从 2014 年 7 月份开始，在上海中心气象台开展业务试验运行。 最先主要针对 SWAN 和 NoCAWS 的雷达回波外推和 QPF 预报进行实时预报检 验，并根据业务实际运行中出现的问题，不断对后台运行脚本和前端显示界面 （SWAN-VE，WEB-VE ） 进行开发和完善。2015 年增加了高