[发明专利]基于频率与百分位匹配的逐小时降水订正预报方法及设备

说明书

本发明公开了基于频率与百分位匹配的逐小时降水订正预报方法及设备。该方法获取全球模式的实时降水预报数据和历史预报降水数据，通过时间作差计算出逐3小时累计降水数据，并将计算出结果存在数组中；采用三次样条插值法对所述数组的时间进行降尺度处理，以获得1小时累计降水模式的预报数据；基于频率匹配法进行降水预报订正；基于百分位匹配法进行降水预报订正；将上述订正后的预报降水数值通过权重比配获得最终订正降水预报数据。本发明有效地提高气象领域模式降水订正产品性能，提升预报人员进行天气系统分析的效率，提高预报、预警业务自动化水平，推进气象工作与MICAPS业务平台自动化进一步发展与应用。

技术领域

本发明涉及降水预报订正技术领域，具体涉及基于频率与百分位匹配的逐小时降水订正预报方法及设备。

背景技术

随着数值预报技术的飞速发展，越来越多的数值预报产品成为预报员们制作日常天气预报的主要工具和气象台站业务预报的重要参考。然而，由于数值模式和初值的不确定性，模式预报不可避免地会出现误差。为了改进天气预报效果，采用一些后处理订正方法对数值预报产品进行误差订正和释用是非常必要的。降水预报是气象、水文部门最为关心的要素预报之一，迫切需要更为精准的定量降水预报和降水概率预报。降水的非正态分布、不连续性导致降水预报具有较大的不确定性。为此，许多国内外学者对降水预报进行了订正研究，统计后处理技术被应用于减小降水预报误差和不确定性。

MICAPS系统(Meteorological Information Comprehensive Analysis andProcessing System)，全称气象信息综合分析处理系统，是我国气象预报现代化业务系统的重要组成部分。MICAPS4.0已经具备了数据综合可视化、预报交互制作、产品发布、自动化动画、监视性的资料滚动等功能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于频率与百分位匹配的逐小时降水订正预报方法及设备。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了基于频率与百分位匹配的逐小时降水订正预报方法，包括：

步骤1、获取全球模式的累计降水数据，所述全球模式的累计降水数据包括实时降水预报数据和历史预报降水数据，对所述实时降水预报数据通过时间作差计算出逐3小时累计降水模式的预报数据，并将计算出结果存在数组中；

步骤2、采用三次样条插值法对所述数组的时间进行降尺度处理，以获得1小时累计降水模式的预报数据；

步骤3、获取第一历史实况降水数据，统计不同降水阈值的观测降水频率和预报降水频率，并计算适应各预报降水量的订正系数，并计算所述1小时累计降水模式的预报数据与所述订正系数的乘积，以获得经频率匹配后订正预报降水数值；

步骤4、获取第二历史实况降水数据，并对所述第二历史实况降水数据和历史预报降水数据分别进行排序，并计算所述1小时累计降水模式的预报数据在历史预报数据中所处的百分位区间，然后线性插值至所述预报数据上，以获得经百分位匹配后的订正预报降水数值；

步骤5、将所述步骤3与步骤4中分别获得的订正预报降水数值通过权重比配获得1小时累计降水模式的最终订正降水预报数据。

进一步的，统计不同阈值的观测降水频率和预报降水频率的方式如下：

统计一系列降水阈值下的累计分布函数值CDF；

基于卡尔曼滤波算法对所述累计分布函数值CDF进行处理，具体如下，

其中，I_CDF，x，t为第t天阈值为x的CDF，为第t天阈值为x的递减平均CDF，为第t-1天的阈值为x的CDF，W为递减权重系数。

进一步的，所述计算适应各预报降水量的订正系数具体如下：