[發明專利]一種雷暴預報探空參數快速診斷與顯示系統的實現方法

有效

• 申請號: 202310249442.9
• 申請日: 2023-03-15
• 公開（公告）號: CN116243405B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 鄒永成;藺少龍;王凌云
• 申請（專利權）人: 中國民用航空西南地區空中交通管理局
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G06F18/2413;G06F18/214
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 朱杰

本發明公開了一種雷暴預報探空參數快速診斷與顯示系統的實現方法，所述快速診斷與顯示系統由民航氣象數據庫、MICAPS系統、雷暴信息解析模塊、實況探空參數模塊、探空參數顯示模塊、歷史個例信息存儲模塊和匹配信息輸出顯示模塊組成。該系統統計的探空參數閾值根據實況天氣信息實時自動更新，閾值分析更為客觀，解決了人工統計效率低下，勞動強度大和時效性差的問題；由于統計的雷暴歷史個例信息是隨著時間變化而不斷更新，即KNN(K?Nearest?Neighbor)算法使用的訓練數據是不斷更新的，有助于提高預測模型預測準確性。

技術領域

本發明屬于探空參數診斷技術領域，具體地說，是涉及一種雷暴預報探空參數快速診斷與顯示系統的實現方法。

背景技術

探空參數，例如：對流有效位能CAPE、K指數、沙氏指數SI、假相當位溫θse等，是雷暴預報診斷分析中的重要參考要素；雷暴發生與否、持續時間及伴隨天氣強度對制定民航流量控制方案和空管決策至關重要。

目前在雷暴預報中，對探空參數的診斷方法為：篩選一定時間范圍內的雷暴歷史個例，統計其發生時或發生前各項探空參數的閾值，通過閾值方法來判定大氣狀態是否適合雷暴發生。其缺陷在于：由于雷暴個例的統計時間范圍是固定的，沒有將統計時段之后新發生的雷暴案例統計在內，導致統計得到的各項探空參數閾值不會隨著時間變化而更新，易造成探空參數診斷錯誤；目前，部分氣象部門會采用人工逐年更新探空參數閾值，但存在統計效率低、勞動強度大、時效性差等問題。

目前，探空參數的診斷多局限于判定大氣環境背景條件是否有利于雷暴發生，這種閾值分析方法較為寬泛，無法對民航氣象部門關心的雷暴具體發生時間、持續時段、影響位置和范圍及伴隨天氣強度(例：降水強度等)進行判斷。

民航氣象數據庫中采集的雷暴持續時間、伴隨天氣強度等航空危險天氣信息，無法與MICAPS探空信息建立實時聯系，即缺少歷史個例閾值與實況數據的實時顯示和對比，導致預報人員只能通過經驗或者查表方式進行分析，工作效率低下。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雷暴預報探空參數快速診斷與顯示系統的實現方法，主要解決人工統計效率低下，勞動強度大和時效性差的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種雷暴預報探空參數快速診斷與顯示系統的實現方法，所述快速診斷與顯示系統由民航氣象數據庫、MICAPS系統、雷暴信息解析模塊、實況探空參數模塊、探空參數顯示模塊、歷史個例信息存儲模塊和匹配信息輸出顯示模塊組成；

所述快速診斷與顯示系統的實現方法包括以下步驟：

S1，所述實況探空參數模塊從所述MICAPS系統提取實況探空數據的探測時間T_i并計算該時刻實況探空參數；

S2，所述雷暴信息解析模塊將T_i時刻實況探空參數傳遞給探空參數顯示模塊顯示；

S3，匹配信息輸出顯示模塊分別計算不同強度級別的雷暴歷史個例探空參數閾值區間，并輸出實況-歷史探空參數閾值判定結果；

S4，根據實況-歷史探空參數閾值判定結果，若實況探空參數均符合歷史探空參數閾值，則以雷暴歷史個例探空參數為訓練數據，利用機器學習算法進行分類訓練得到分類模型，在所述分類模型中輸入實況探空參數得到預測結果；

S5，雷暴信息解析模塊根據探測時間T_i解析一個探空間隔周期T_i+12h的所有由民航氣象數據庫提供的實時更新的機場例行天氣報告METAR、機場特殊天氣報告SPECI的報文，判定是否出現了雷暴，并根據判定結果更新歷史探空參數的分類模型。