O～3小时短时定量降水预报算法研究-论文.pdf

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1、第30卷第2期热带气象学报V．01-30．NO．22014年O4月JOURNALOFTROPICALMETE0R0LOGYApr．，2014邹德龙，冯业荣，梁巧倩，等．0～3小时短时定量降水预报算法研究[J]．热带气象学报，2014，30(2)：249-260．文章编号：1004-4965(2014)02-0249-120～3小时短时定量降水预报算法研究邹德龙，冯业荣2，梁巧倩。，汪瑛，樊琦4，邓文剑(1．中国民用航空中南地区空中交通管理局广西分局，广西南宁530048；2．中国气象局广州热带海洋气象研究所／广东省区域

2、数值天气预报重点实验室广东广州510080；3．广州中心气象台，广东广州510080；4．中山大学大气环境科学与工程学院大气科学系，广东广州510275)摘要：利用广东省3km高度CAPPI雷达反射率因子拼图资料，对2012年6月22日一次降水个例进行0—3h短时定量降水预报算法研究，以期通过改进算法来提高降水短时预报的准确率。在利用交叉相关算法获取回波移动矢量场后，使用五点平滑及卡尔曼滤波的方法对其进行处理，利用处理后的矢量场对雷达回波进行3h外推，再进行03h降水量预报。研究结果表明，经过滤波处理后可得到时空连续性

3、更好的回波移动矢量场，滤波后回波外推预报效果明显改善，其临界成功指数(CSI)有所提高，空报率(FAR)显著降低，提高了降水预报准确率。关键词：短时临近预报；定量降水预报；五点平滑；卡尔曼滤波；COTREC矢量中图分类号：P456．1文献标识码：ADoi：10．3969／j．issn．1004-4965．2014．02．006用这一矢量结合雷达回波实现外推。但在复杂地1引言形和大气层结条件下，雷达回波图像上常出现一随着国民经济的快速发展，因突发强降水引些由地面非气象目标物造成的地物杂波，若使用发的城市内涝、山洪、地质灾

4、害所造成的经济损这些交叉相关方法反演的风场就会出现某一区域失逐年增加，因此发展先进的短时定量降水预报内风场不连续的现象，与实际风场差别较大。为技术对避免上述灾害损失至关重要[¨。传统的临消除这一影响，Li等【】在TREC算法的基础上提近预报手段主要是基于卫星云图和雷达回波的外出了COTREC算法，该算法使用二维连续性方程推，其中基于雷达数据的风暴体识别、追踪及预作为控制条件，运用变分技术得到了较为平滑的警方法是最早使用的临近预报技术，也是天气雷风场，因此与实况更为接近，从而提高外推预报达系统和强天气预警业务的基本组成部

5、分【。早的准确率。在1953年Ligda等【3】就提出了运用外推雷达回波相对于TREC算法而言，尽管COTREC算法方法对风暴体的变化特征进行预报。1960年代一有所改进，但随着预报时效的延长，其预报准确1980年代，雷达回波外推技术的发展非常迅猛，率仍会迅速下降。Wilson等【】认为基于外推算法其中交叉相关法(TREC)的出现对于提高降水的最长预报有效时间不应超过1h。除了回波生消短时临近预报的准确率做出了重要贡献。该方法的原因，雷达回波反演得到外推矢量质量较差也由Rinehart等[4]最先提出，他们利用这一方法

6、获是影响外推预报准确率的一个重要因素，因此前得风暴体内任一确定大小区域的移动矢量，并利人的工作多集中在对回波移动矢量的获取方法上收稿日期：2013．07-07：修订日期：2014—04—26基金项目：公益性行业(气象)科研经费项目(GYHY20l006001)；广东省科技计划项目(2012A061400012)共同资助通讯作者：冯业荣，男，广东省人，研究员级高级工程师，博士，主要从事短时临近预报技术研究。Email：yerongfeng@yahoo．tom_250热带气象学报30卷[7-12】。本文创新地利用五点平滑及

7、卡尔曼滤波的目前最常用的滤波器主要分为两类：一是格方法对COTREC矢量进行处理，从而反演出更合点平滑滤波方案U4-15；二是Barnes滤波方案。考理的回波移动矢量场，并将其与反射率因子结合虑计算时效的因素，本文参考冯业荣等[的工进行外推，最后通过动态分级的方法估算z关作，使用格点平滑滤波方案中的五点平滑滤波。系，进而反演出0—3h的预报降水量，并将滤波具体的方案设计如下。前后的预报结果与实况进行对比评估，以期通过对标量用一维平滑公式在东西方向和南北算法的改进进一步提高短时定量降水预报的准确方向分别进行三点平滑：率。

8、=+(+u+一口一2L)(1)2资料与方法=+-~(zj++一一2)(2)2．1实况资料将视为谐波(=Ae‘圳)代人式(1)、本文所用实况降水资料来源于广东省1819(2)得：个自动站观测资料，时间分辨率为5rain，通过=(t)(3)累加可分别获取1h、2h和3h的实况累积雨量。=()(4)本文使用的雷达资料为2012年6月22