基于邻域法的高分辨率模式降水的预报能力分析 被引量：38

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作者 潘留杰 张宏芳 +2 位作者 陈小婷 王建鹏 陈法敬 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期632-642,共11页

利用2011—2013年ECMWF、日本、T639高分辨率模式降水预报数据,CMORPH（NOAA Climate Prediction Center Morphing Method）卫星与自动站逐小时降水融合资料,基于邻域法FSS（Fractions Skill Score）、ETS（Equitable Threat Score）评... 利用2011—2013年ECMWF、日本、T639高分辨率模式降水预报数据,CMORPH（NOAA Climate Prediction Center Morphing Method）卫星与自动站逐小时降水融合资料,基于邻域法FSS（Fractions Skill Score）、ETS（Equitable Threat Score）评分指数,分析模式的降水预报性能。（1）暖季（5—9月）三家模式对小雨量级降水预报频率偏多,随着降水量的增大,模式预报频率逐渐减小,降水阈值10.0 mm左右时,预报频率接近无偏,FSS趋于1,其中T639模式受尺度变化影响最大。（2）对ECMWF模式来说,降水阈值小于5.0 mm时,增加空间尺度,能够同时提高降水量级、范围的预报准确率,对5.0 mm以上量级降水,增加尺度不利于提高ETS评分;对T639模式来说,调整邻域空间尺度对降水FSS、ETS评分影响不大。（3）ECMWF、日本模式分别在局地性、系统性降水上有较好的预报表现,使用较大邻域来评定局地性降水并不合理,但对系统性降水来说,50~110 km的空间尺度能够取得较好FSS评分。（4）不同月份上,三家模式的降水量级、范围的预报技巧评分不尽相同,整体来说,三家模式均在7月降水量级预报最合理。 展开更多

关键词 高分辨率模式 尺度分析 邻域法 FSS评分 ETS评分

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华南区域高分辨率数值模式前汛期预报初步评估 被引量：14

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作者 林晓霞 冯业荣 +1 位作者 陈子通 简云韬 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期656-668,共13页

基于华南地区自动站逐小时观测资料,采用传统站点评分、邻域法等评估华南区域高分辨率数值模式(包括GRAPES;Z;1 km模式和GRAPES;Z 3 km模式)对降水、地面温度和风场等要素的预报能力。结果表明:GRAPES;Z;1 km模式的降水预报技巧优于GRAP... 基于华南地区自动站逐小时观测资料,采用传统站点评分、邻域法等评估华南区域高分辨率数值模式(包括GRAPES;Z;1 km模式和GRAPES;Z 3 km模式)对降水、地面温度和风场等要素的预报能力。结果表明:GRAPES;Z;1 km模式的降水预报技巧优于GRAPES;Z 3 km模式,模式预报以正偏差为主。对于不同起报时间的预报,00时(世界时,下同)起报的预报效果优于12时。GRAPES;Z;1 km模式的TS评分是GRAPES;Z 3 km模式的两倍以上,对不同降水阈值的评分均较高。分数技巧评分(FSS)显示GRAPES;Z;1 km模式6 h累计降水预报在0.1 mm、1 mm及5 mm以上的降水均可达到最低预报技巧尺度,对所检验降水对象的空间位置把握能力更好。2 m气温和10 m风速检验结果表明两个模式均能较好把握广东省温度的分布特征,GRAPES;Z;1 km模式对2 m气温预报结果优于GRAPES;Z 3 km模式,预报绝对误差更小;两个模式对风速的预报整体偏强,预报偏差在1~4 m/s之间,但相比之下GRAPES;Z 3 km模式在风场预报上表现更好。GRAPES;Z;1 km模式的2 m气温和10 m风速预报偏差随降水过程存在明显波动,强降水过后温度预报整体偏低,风速预报偏强,在模式产品订正、使用等需要考虑模式对主要天气系统的预报情况。总的来说,GRAPES;Z;1 km模式的预报产品具有较好的参考价值。 展开更多

关键词 GRAPES_GZ 降水预报 检验评估 FSS评分

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邻域法在天气预报中的应用研究进展 被引量：3

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作者 潘留杰 代刊 +6 位作者 张宏芳 祁春娟 梁绵 刘嘉慧敏 戴昌明 李培荣 沈娇娇 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期962-975,共14页

邻域法在天气预报中有着广泛的应用,其关键应用领域包括2个方面,一是基于邻域法的高分辨率数值模式检验,二是邻域概率或者集合预报的邻域概率。首先,回顾了邻域法“一对多”和“多对多”的两种邻域法检验框架,归纳了邻域法数据处理方法... 邻域法在天气预报中有着广泛的应用,其关键应用领域包括2个方面,一是基于邻域法的高分辨率数值模式检验,二是邻域概率或者集合预报的邻域概率。首先,回顾了邻域法“一对多”和“多对多”的两种邻域法检验框架,归纳了邻域法数据处理方法、常用评分指数的物理意义。其次,总结了网格尺度上的邻域概率和大于网格尺度邻域概率的基本思想和统计意义,重点阐述了与集合预报相结合产生的邻域集合概率(neighborhood ensemble probability,NEP)预报、邻域最大集合概率(neighborhood maximum ensemble probability,NMEP)预报的算法流程和内在含义。第三,进一步结合典型应用个例,分析了邻域法检验和邻域集合概率的优缺点和适用性。总体来说,邻域法检验可以在不同的时空尺度上比较预报产品的性能,具有独特的优势。虽然NEP和NMEP两种邻域概率都可以提高降水的预报评分,但NEP更适合于大尺度、系统性降水预报,NMEP对对流性、极端性降水有更好的应用效果。最后,给出了使用邻域法应注意的问题以及未来研究应用的发展方向。 展开更多

关键词 邻域检验 FSS(fractionsskill score) 邻域概率 邻域集合概率

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基于时空不确定性的对流尺度集合预报效果评估检验 被引量：16

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作者 马申佳 陈超辉 +2 位作者 智协飞 何宏让 吴丹 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期578-589,共12页

针对对流尺度天气系统的高度非线性特征和高分辨率模式预报结果存在时、空不确定性现象,以及当前邻域概率法主要考虑高分辨率预报结果的空间位移误差,而不能有效解决预报结果存在时间超前与滞后问题,将时间因素引入到邻域概率法中,结合... 针对对流尺度天气系统的高度非线性特征和高分辨率模式预报结果存在时、空不确定性现象,以及当前邻域概率法主要考虑高分辨率预报结果的空间位移误差,而不能有效解决预报结果存在时间超前与滞后问题,将时间因素引入到邻域概率法中,结合一次强飑线过程进行对流尺度集合预报试验,并基于改进后的新型邻域概率法与分数技巧评分,对降水预报进行了不同时、空尺度的效果评估检验。结果表明:(1)邻域集合概率法和概率匹配平均法在极端降水的分数技巧评分远高于传统集合平均,弥补了集合平均对极端降水预报能力偏低的缺陷。(2)对于此类飑线过程的对流尺度天气系统而言,邻域半径为15—45 km的空间尺度能够改善降水位移误差的空间不确定性,并使其预报效果达到最优,其中15—30 km的邻域半径对于尺度更小的大量级降水事件预报能力更强。(3)对流尺度降水预报考虑时间尺度与降水强度存在着对应关系,不同时间尺度可以捕获到不同量级降水的时间不确定性。同时,时间尺度与空间尺度对于降水预报效果的影响是相互关联的。(4)改进的邻域概率法能够同时体现高分辨率模式预报结果在对流尺度降水事件上存在的时、空不确定性,实现了对流尺度降水在时、空尺度上的综合评估,并能为不同量级降水提供与其时、空尺度相匹配的概率预报结果。 展开更多

关键词 对流尺度集合预报 时 空不确定性 邻域概率法 分数技巧评分 时空尺度检验

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基于FSS的高分辨率模式华北对流预报能力评估 被引量：28

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作者 唐文苑 郑永光 张小雯 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期513-523,共11页

目前高分辨率数值预报模式已具有一定的对流系统结构和演变特征预报能力,但对其预报能力的客观评估仍存在较多不足。选取2017年7—9月华北地区在不同天气系统背景下、具有不同组织模态的7次对流天气个例,使用模糊检验方法中的分数技巧评... 目前高分辨率数值预报模式已具有一定的对流系统结构和演变特征预报能力,但对其预报能力的客观评估仍存在较多不足。选取2017年7—9月华北地区在不同天气系统背景下、具有不同组织模态的7次对流天气个例,使用模糊检验方法中的分数技巧评分(fraction skill score,简称FSS)指标评估不同高分辨率模式(包括快速更新同化GRAPES_Meso,GRAPES_3 km及华东区域中尺度模式)对中小尺度对流过程的预报能力。结果表明:分数技巧评分能够实现当模式预报存在位移和强度偏差时仍然给出有价值的评分结果,其优势还在于可以给出表征模式空间位移偏差尺度的预报技巧尺度信息;所用3个模式的雷达回波强度预报均偏弱,当回波强度小于44 dBZ时,华东区域中尺度模式预报最接近实况,而对于44 dBZ以上的较强回波,GRAPES_3 km模式预报偏差最小;采用百分位阈值(通过升序排列求出预报和实况数列的相同百分位数作为其相应的阈值)进行检验发现,对于预报难度更大的高阈值、小尺度的对流事件,GRAPES_3 km模式预报能力更强。 展开更多

关键词 中尺度模式 模糊检验 分数技巧评分 强对流天气

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GRAPES_3 km数值模式对流风暴预报能力的多方法综合评估 被引量：30

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作者 张小雯 唐文苑 +2 位作者 郑永光 盛杰 朱文剑 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第3期367-380,共14页

利用传统点对点TS评分、邻域法以及对象检验等多种方法,综合评估了GRAPES_3 km模式的对流风暴预报性能,分析了传统检验方法和新型空间检验方法对高分辨率模式评估的适用性和差异性,并同GRAPES_Meso模式的相关结果进行了对比。结果表明:... 利用传统点对点TS评分、邻域法以及对象检验等多种方法,综合评估了GRAPES_3 km模式的对流风暴预报性能,分析了传统检验方法和新型空间检验方法对高分辨率模式评估的适用性和差异性,并同GRAPES_Meso模式的相关结果进行了对比。结果表明:对强对流典型个例的预报评估发现,综合应用多种评估方法能够更全面地评估对流风暴预报,获取模式在对流风暴初生和发展变化过程中的预报性能。使用点对点评分方法,GRAPES_3 km模式对风暴和强风暴的预报都明显优于GRAPES_Meso模式。对于模式不同起报时间的预报,起报时间越新预报效果越好。邻域TS方法考虑了时空偏差,GRAPES_3 km模式20和35 dBz采用时间邻域1 h,空间点对点时预报技巧最高;50 dBz时空偏差较大,时间邻域尺度为3 h技巧最高。分数技巧评分(FSS)显示GRAPES_3 km模式对不同阈值的对流风暴预报均能达到最低技巧尺度,而GRAPES_Meso模式对35 dBz以上的对流风暴基本无预报能力。对象检验可以评估对流风暴特征的预报效果,GRAPES_3 km模式的对流风暴个数预报与实况较为一致,但面积预报明显低估。该模式对β中尺度的对流风暴形态、位置等预报较好,对γ中尺度的对流风暴预报尺度偏大、形状偏圆、轴角偏小,对α中尺度的对流风暴预报尺度偏小、形状偏扁、轴角偏大。GRAPES_Meso模式的对流风暴面积、个数、尺度预报较实况均偏小,位置预报偏差较大,形状预报较实况偏圆、轴角偏小。传统点对点TS评分方法和新型空间检验方法对高分辨率模式对流风暴预报的检验结论一致,依然具有一定的参考价值,但新型空间检验方法能够提供更详细的评估信息。 展开更多

关键词 对流许可尺度模式 GRAPES 时空尺度分析 邻域法 对象检验 分数技巧评分

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基于邻域法对覆冰预报产品的评估 被引量：10

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作者 滑申冰 冯双磊 +3 位作者 靳双龙 宋宗朋 范松海 王勃 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1450-1457,共8页

随着覆冰预报模型的发展,模型预报结果蕴含的预报信息更丰富,传统评价方法和指标已不能客观合理地评估现有预报产品。为充分利用现有覆冰预报产品,对比了传统评分方法和邻域法,并利用邻域法评估了覆冰预报模式对2016-2017年冬季四川电... 随着覆冰预报模型的发展,模型预报结果蕴含的预报信息更丰富,传统评价方法和指标已不能客观合理地评估现有预报产品。为充分利用现有覆冰预报产品,对比了传统评分方法和邻域法,并利用邻域法评估了覆冰预报模式对2016-2017年冬季四川电网覆冰的预报效果。结果表明:评估的预报产品可以较准确地反映线路覆冰的空间分布和时序变化,覆冰厚度偏高2~3mm;邻域法比传统评价方法更加合理和客观,评估结果减少了空报和漏报倾向,避免了传统方法评估导致覆冰预报产品不可用或可用价值低的现象;当覆冰厚度小于20 mm时,在距任意输电杆塔水平方向1~3 km的范围内预报数据均是可利用的;当覆冰厚度介于20~28 mm时,预报数据可用性较低,可能是由于覆冰观测样本极少导致的。利用邻域法评估覆冰预报产品有利于实现现有预报精度下覆冰产品的最大化利用,评估结果对实际生产中覆冰预报产品的利用具有参考意义,同时也是对预报模式的反馈,可为更具针对性的优化数值模式提供支撑。 展开更多

关键词 覆冰预报评估 邻域法 覆冰发生范围 覆冰发生频率 预报水平尺度

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高分辨率模式雷达回波预报能力分析 被引量：7

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作者 刘静 才奎志 谭政华 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第12期1710-1717,共8页

利用2018年7-8月GRAPES3 km、东北短临(WRFRUC)高分辨率模式综合雷达回波预报数据和辽宁省SWAN雷达组合反射率(MCR)实况,基于邻域法FSS评分指数,分析模式在台风北上和副热带高压边缘暴雨过程中的雷达回波预报能力。结果表明:两家模式在... 利用2018年7-8月GRAPES3 km、东北短临(WRFRUC)高分辨率模式综合雷达回波预报数据和辽宁省SWAN雷达组合反射率(MCR)实况,基于邻域法FSS评分指数,分析模式在台风北上和副热带高压边缘暴雨过程中的雷达回波预报能力。结果表明:两家模式在不同降水过程中对小阈值雷达回波有较好的预报技巧,随着回波量级增大,模式预报FSS逐渐减小,雷达回波>55 dBz时,FSS甚至为0。当邻域半径是3时,35 dBz以下的回波预报中GRAPES模式在台风北上暴雨中的预报技巧低于副热带高压边缘,>35 dBz则相反。WRFRUC模式始终表现为台风北上暴雨中预报较好。当邻域半径>9时,WRFRUC模式在台风暴雨中的FSS评分高于GRAPES模式,GRAPES模式在副热带高压暴雨中的FSS评分始终高于WRFRUC模式。GRAPES和WRFRUC模式的最大FSS评分技巧均出现在邻域半径是11时,分别为0.239和0.195。GRAPES模式中FSS评分在12 h逐小时预报中前3个时次较强,WRFRUC模式则表现为中间时次强,两头弱。 展开更多

关键词 高分辨率模式 雷达回波 邻域法 FSS评分

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新型局地增长模培育法对两次飑线个例的对流尺度集合预报试验 被引量：6

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作者 李坤 陈超辉 +2 位作者 何宏让 马申佳 姜勇强 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期518-528,共11页

利用局地增长模培育法对两次典型飑线过程进行了对流尺度集合预报试验,通过与传统增长模培育法对比,检验了局地增长模培育法的实际预报效果。通过概率匹配平均处理后,将降水预报结果与实况资料进行对比分析,并用分数技巧评分来代替传统... 利用局地增长模培育法对两次典型飑线过程进行了对流尺度集合预报试验,通过与传统增长模培育法对比,检验了局地增长模培育法的实际预报效果。通过概率匹配平均处理后,将降水预报结果与实况资料进行对比分析,并用分数技巧评分来代替传统公平技巧评分实现对降水结果的合理检验,得出结论:1)在飑线降水预报上,局地增长模培育法优于增长模培育法。2)分数技巧评分比公平技巧评分更好地反映对流尺度集合预报能力,特别是在大暴雨量级降水评估上。3)降水评分结果显示,集合平均对于小雨、中雨和大雨级别降水的预报技巧高于概率匹配平均,概率匹配平均对于暴雨和大暴雨级别降水更有优势。 展开更多

关键词 局地增长模培育法 对流尺度集合预报 概率匹配平均 分数技巧评分

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基于累加气候概率的FSS检验方法对多模式短时暴雨预报的评估

10

作者 董美莹 邱金晶 +3 位作者 陈锋 吴梦雯 陈晔峰 邓芳萍 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期1478-1498,共21页

为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预... 为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预报能力及天气背景的影响。结果表明:(1)基于站点降水的累加气候概率,确定了短时小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的预报技巧评分阈值各为0.583、0.522、0.506、0.502和0.500,改进并实现了FSS方法对长时间序列各等级降水预报技巧尺度的综合评估。(2)只有上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统的暴雨预报平均评分达到预报技巧,相应技巧尺度为159、159和183 km;这3个产品共有约6成预报达到技巧评分,其技巧尺度累积频率从3 km至183 km可增幅近50%,这种尺度选择性评价可为不同尺度下产品应用提供参考。(3)不同天气背景下各模式预报性能差异明显。台风类、梅雨类和弱天气尺度强迫类短时暴雨预报的最优模式分别是欧洲中期天气预报中心全球预报模式、上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统,各技巧尺度为27、99和135 km,模式产品使用中需分类区别对待。 展开更多

关键词 分数技巧评分 数值天气预报模式 短时暴雨 评估

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多数值模式对台风暴雨过程预报的空间检验评估

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作者 王新敏 栗晗 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第6期753-764,共12页

采用FSS评分(fractional skill score)和CRA方法(contiguous rain area)结合国家气象信息中心地面、卫星、雷达三源降水融合产品(CMPA_Hourly V2.1),对SHANGHAI_HR(SH)、GRAPES_MESO(MESO)、ECMWF_HR(EC)、GRAPES_GFS(GFS)四个模式2018... 采用FSS评分(fractional skill score)和CRA方法(contiguous rain area)结合国家气象信息中心地面、卫星、雷达三源降水融合产品(CMPA_Hourly V2.1),对SHANGHAI_HR(SH)、GRAPES_MESO(MESO)、ECMWF_HR(EC)、GRAPES_GFS(GFS)四个模式2018年8月三次登陆台风暴雨过程的的降水预报进行了检验评估,对比分析了各模式的预报性能,得到结论如下:FSS评分相较于传统TS评分能够更好地通过量化的方式反映出不同模式的预报能力差别,而CRA方法能更全面详细地评估模式的误差来源;区域模式对于局地性强降水或大尺度降水的强中心预报相对于全球模式有一定优势,但全球模式对于较小量级降水的范围预报可参考性更好;对于"摩羯"、"温比亚"台风影响的两次过程,EC模式的预报位移误差明显偏西,同样的特征也表现在MESO和GFS对于"温比亚"台风影响的降水的预报;GFS模式对于降水范围、降水强度预报偏小、偏弱,EC模式预报略好于GFS模式但对于降水极值估计仍存在不足。相对而言,区域模式对于极值估计优于全球模式,SH模式对于极值的估计要优于MESO模式,但其预报降水存在范围、强度偏大的特征;大部分模式预报降水个体的误差主要来源于位移误差,强度误差和形态误差大致相当。 展开更多

关键词 FSS评分 CRA方法 空间检验 登陆台风

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