[發(fā)明專利]瞬變擾動(dòng)天氣圖和低頻擾動(dòng)天氣圖制作方法及其在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210134358.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN103383471A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢維宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 錢維宏
• 主分類號(hào): G01W1/10
• 分類號(hào): G01W1/10
• 代理公司: 深圳市萬商天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44279
• 代理人: 王志明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)部門日常使用的傳統(tǒng)天氣圖的改革，本發(fā)明的瞬變擾動(dòng)天氣圖和低頻擾動(dòng)天氣圖適用于氣象業(yè)務(wù)部門作為1至3天的短期降水落區(qū)預(yù)報(bào)和4至9天中期降水落區(qū)預(yù)報(bào)以及10至30天延伸期降水過程的預(yù)報(bào)的工具。

背景技術(shù)

強(qiáng)降水，如暴雨是指1日（24小時(shí)）內(nèi)達(dá)到和大于50mm的降水量。區(qū)域強(qiáng)降水和暴雨過程是洪澇和泥石流等重大災(zāi)害性事件發(fā)生的關(guān)鍵觸發(fā)機(jī)制。能否提前幾天做出區(qū)域強(qiáng)降水的落區(qū)預(yù)報(bào)，事關(guān)政府組織防災(zāi)、抗災(zāi)和災(zāi)后救援。10至30天的降水過程預(yù)報(bào)也是各級(jí)政府應(yīng)對(duì)相關(guān)災(zāi)害事件預(yù)先防備的重要信息。

降水預(yù)報(bào)會(huì)出現(xiàn)三種結(jié)果：報(bào)對(duì)、漏報(bào)和空?qǐng)?bào)，其中漏報(bào)和空?qǐng)?bào)統(tǒng)稱為錯(cuò)報(bào)。一個(gè)時(shí)段的暴雨預(yù)報(bào)正確率用所謂的TS評(píng)分法，即報(bào)對(duì)次數(shù)與報(bào)對(duì)、漏報(bào)、空?qǐng)?bào)三種結(jié)果總次數(shù)的比較。如果只有報(bào)對(duì)的次數(shù)，沒有錯(cuò)報(bào)（漏報(bào)和空?qǐng)?bào)）的次數(shù)，則TS評(píng)分為1.00分。如果沒有報(bào)對(duì)的次數(shù)，則TS評(píng)分為0.00分。所以，降水的預(yù)報(bào)TS評(píng)分在0和1之間。近十年來，很多國(guó)家預(yù)報(bào)員的1日（24小時(shí)）和2日（48小時(shí)）的暴雨預(yù)報(bào)TS得分平均在0.10左右。這一得分表明，預(yù)報(bào)10次未來1至2天出現(xiàn)暴雨，報(bào)對(duì)的可能性只有1次。較多的錯(cuò)報(bào)次數(shù)會(huì)降低預(yù)報(bào)的信息價(jià)值和防范的心理意識(shí)。可見，目前的暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與社會(huì)的要求相差甚遠(yuǎn)。3至9天的暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)水平可能更低。10至30天的延伸期天氣預(yù)報(bào)，在預(yù)報(bào)員的視野上被稱為是一個(gè)“盲區(qū)”^[3]，即缺少預(yù)報(bào)方法。

暴雨預(yù)報(bào)TS評(píng)分成績(jī)是在預(yù)報(bào)員利用了常規(guī)天氣圖、國(guó)內(nèi)外數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品等多源信息之后，再根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)綜合做出的。按理，預(yù)報(bào)員的預(yù)報(bào)水平（TS得分）應(yīng)該高于常規(guī)天氣圖暴雨預(yù)報(bào)方法和單一數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中暴雨預(yù)報(bào)方法的得分。

暴雨產(chǎn)生的主要條件是低層風(fēng)場(chǎng)的輻合，其次是水汽和大氣熱力穩(wěn)定度。于是，暴雨預(yù)報(bào)能否成功的關(guān)鍵是，能否提前預(yù)報(bào)出產(chǎn)生暴雨的環(huán)流系統(tǒng)（如氣流輻合系統(tǒng)）。提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率是要降低漏報(bào)和空?qǐng)?bào)的次數(shù)。從天氣系統(tǒng)上考慮，漏報(bào)可能源于實(shí)況出現(xiàn)了輻合系統(tǒng)，而沒有提前預(yù)報(bào)出輻合系統(tǒng)。空?qǐng)?bào)可能源于實(shí)況沒有出現(xiàn)輻合系統(tǒng)，而預(yù)報(bào)出了輻合系統(tǒng)。更有一種可能，預(yù)報(bào)的輻合系統(tǒng)與實(shí)況系統(tǒng)之間存在強(qiáng)度和位置上的偏差，造成對(duì)應(yīng)的暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)不對(duì)，也可降低暴雨TS評(píng)分。

目前歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的逐時(shí)天氣圖上的環(huán)流形勢(shì)預(yù)報(bào)接近觀測(cè)的時(shí)效能達(dá)到8天，可是降水和暴雨預(yù)報(bào)水平怎么還那么低呢？問題就出現(xiàn)在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)的未來8天大氣變量中包含了與降水落區(qū)有關(guān)的信息和與降水落區(qū)無關(guān)的信息。

目前國(guó)際上最先進(jìn)的未來10至30天的天氣預(yù)報(bào)方法是歐洲中心的10至30天的預(yù)報(bào)系統(tǒng)。預(yù)報(bào)產(chǎn)品包括時(shí)間平均的天氣圖形勢(shì)場(chǎng)：500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)和850hPa溫度場(chǎng)，以及預(yù)報(bào)的累加降水量。這些量均以周平均的形式給出，即第1至第4周分別為第5至第11天、第12至第18天、第19至第25天和第26至第32天。一個(gè)月的預(yù)報(bào)相當(dāng)于只有4個(gè)時(shí)段的平均要素場(chǎng)和積累降水量。顯然，這樣的每7天時(shí)間間隔的平均場(chǎng)和累積降水量不能指示暴雨或降水發(fā)生的天氣過程，信息的時(shí)間分辨率和可應(yīng)用性不夠。

使用同樣的傳統(tǒng)天氣圖，少數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)員對(duì)異常天氣的預(yù)報(bào)有較高的技巧，但經(jīng)驗(yàn)只可會(huì)意，難以言傳。是什么面紗遮住了預(yù)報(bào)員的判斷視線，又能否為預(yù)報(bào)員研發(fā)揭開面紗的天氣圖呢？

名稱為“基于大氣變量物理分解的低溫雨雪冰凍天氣的中期預(yù)報(bào)系統(tǒng)和方法”的ZL201110061438.7號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種基于大氣變量物理分解的低溫雨雪冰凍天氣的中期預(yù)報(bào)系統(tǒng)和方法，該專利申請(qǐng)利用歷史觀測(cè)的、當(dāng)前觀測(cè)的和中期數(shù)值預(yù)報(bào)模式輸出的大氣三維多變量與時(shí)間連續(xù)的格點(diǎn)資料，把氣象變量分解成為表征太陽輻射季節(jié)變化的氣候分量、表征海陸、地形熱力差異的海陸分量以及由天氣尺度擾動(dòng)引發(fā)的緯圈距平擾動(dòng)分量和瞬時(shí)擾動(dòng)分量，由此形成物理分解四分量的數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明試圖借用其大氣變量物理分解方法，形成一套比傳統(tǒng)天氣圖對(duì)異常天氣更有識(shí)別意義的新天氣圖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是利用現(xiàn)有的大氣變量物理分解法設(shè)計(jì)出對(duì)異常天氣更具有識(shí)別意義的瞬變擾動(dòng)天氣圖和低頻擾動(dòng)天氣圖，從而提供一種適用于短中期天氣預(yù)報(bào)和時(shí)效偏長(zhǎng)的延伸期天氣預(yù)報(bào)的工具。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種瞬變擾動(dòng)天氣圖的制作方法，包括如下步驟：