[发明专利]一种雷暴预警系统及方法

权利要求书

1.一种雷暴预警系统，其特征在于：所述系统包括雷暴短临预报模块、雷暴潜势预报模块、雷暴实时监测模块、用户管理模块以及雷暴预报预警可视化模块；所述雷暴短临预报模块、雷暴潜势预报模块、雷暴实时监测模块、用户管理模块以及雷暴预报预警可视化模块均分为数据来源层、原始数据层、数据存储层、计算层和应用服务层。

2.根据权利要求1所述的一种雷暴预警系统，其特征在于：

所述数据来源层：用于采集CIMISS系统、数值预报产品源和电网内部的数据；

所述原始数据层：用于汇集和处理各类气象观测预报数据以及雷达数据、自动站数据、数值预报产品数据、电网内网采集数据；

所述数据存储层：用于对解码处理后的数据进行标准化存储，包括文件存储和结构化数据库，便于上层计算和应用开发；

所述计算层：用于对大风天气过程短临预报各类产品算法分析，包含台窄带回波识别飑线风、光流法预测和数值产品预报强风算法；

所述应用层：面向业务人员操作和使用，包含数据读取显示功能模块、基于在线监测数据分析的短临飑线风预报模块、基于在线监测数据分析的强风预报模块、预报预警Web可视化模块。

3.根据权利要求2所述的一种雷暴预警系统，其特征在于：所述

数据来源层：包括强对流数据、气象六要素数据、短临预报基础数据、潜势预报基础数据、雷达数据、内网TXT格式雷电数据；

原始数据层：对汇集的气象数据进行解码，转换格式，提取相关信息等，为潜势预报及短临预报提供基础；气象部门的数据解码类型包括TAC格式解码、BUFR格式解码、GRIB格式解码和NetCDF格式解码；

数据存储层：采集到各类数据以及进行数据解码之后，需要对已经解码的数据进行格式转换；包括投影变换、数据压缩和数据转换。

4.一种雷暴预警方法，其特征在于：所述预警方法具体按以下步骤执行：

S1：从EC全球预报模式和华东区域预报模式中获取指定网格范围内基础气象参数：从EC中获得72小时预报，逐3小时的各气压层的温度、湿度、露点以及涡度变量，获得地面的对流降水、非对流降水以及对流有效位能变量，从华东模式中获得雷达反射率等变量，将这些变量分目录分批次保存为nc格式；

S2:基于基础气象参数，计算其他与雷电直接相关的高阶气象参数,利用所述基础气象变量，通过算法处理并获得A指数、K指数、沙氏指数以及强天气威胁指数高阶气象参数，将这些变量分目录分批次保存为nc格式；

S3:观测的雷电定位数据，处理为指定预报区域的网格化数据：雷电定位数据本身是站点数据,为了与格点化的气象要素相匹配，利用格点化方法，将其转变为与气象要素有着一样经纬度区间、一样分辨率的网格化雷电数据；

S4:利用随机森林，计算每个气象参数与雷电的相关程度，选取与雷电数据最相关的数个气象参数：使用随机森林来判断特征的重要性的时候，不需要考虑特征是否是线性可分的，也不需要对特征做归一化或者标准化处理；

S5:分时段、分预报时次，并利用分布式Gradient Boosting的XGBoost算法，建立滚动更新的多时次预报模型；

S6:利用建立好的模型，基于气象参数，预测未来72小时的雷电空间分布与发生概率。