Количественный прогноз осадков - Quantitative precipitation forecast

Пример пятидневного прогноза осадков от Центр гидрометеорологического прогнозирования

В количественный прогноз осадков (сокращенно QPF) - ожидаемое количество расплавленного осадки накопленные за указанный период времени в указанной области.[1] QPF будет создан, когда ожидается, что количество осадков достигнет минимального порогового значения в течение периода действия прогноза. Действительными периодами прогнозов осадков обычно являются синоптические часы, например, 00:00, 06:00, 12:00 и 18:00. время по Гринвичу. Рельеф учитывается в QPF с использованием топографии или на основе климатологических режимов выпадения осадков по результатам наблюдений с высокой детализацией. Начиная с середины-конца 1990-х годов, QPF использовались в моделях гидрологического прогноза для моделирования воздействия на реки на всей территории Соединенных Штатов. Модели прогнозов проявляют значительную чувствительность к уровням влажности в планетарный пограничный слой, или на самых нижних уровнях атмосферы, которая уменьшается с высотой.[2] QPF может быть сгенерирован на количественной, прогнозируемой сумме или качественной, прогнозирующей вероятность определенной суммы.[3] Методы прогнозирования радиолокационных изображений показывают более высокую квалификацию, чем модельные прогнозы, в пределах от 6 до 7 часов с момента получения радиолокационного изображения. Прогнозы можно проверить с помощью осадкомер измерения, метеорологический радар оценки или их комбинация. Для измерения ценности прогноза дождя могут быть определены различные оценки навыков.

Использование радара

Основная статья: Метеорологический радар

Существуют алгоритмы для прогнозирования осадков на основе краткосрочных радиолокационных трендов в течение нескольких часов. Методы прогнозирования радиолокационных изображений демонстрируют более высокую квалификацию, чем модельные прогнозы, в пределах от 6 до 7 часов с момента получения радиолокационного изображения.[4]

Использование моделей прогноза

Основная статья: Прогноз погоды

В прошлом синоптик отвечал за создание всего прогноза погоды на основе имеющихся наблюдений.[5] Сегодня вклад метеорологов, как правило, ограничивается выбором модели на основе различных параметров, таких как смещения модели и производительность.[6] Использование консенсуса моделей прогноза, а также членов ансамбля различных моделей может помочь уменьшить ошибку прогноза.[7] Однако, независимо от того, насколько малой становится средняя ошибка для любой отдельной системы, большие ошибки в рамках любого конкретного руководства все еще возможны при любом прогоне модели.[8] Профессионалы должны интерпретировать данные модели в прогнозы погоды, понятные для непрофессионала. Специалисты могут использовать знания о местных эффектах, которые могут быть слишком малы по размеру, чтобы их разрешила модель, чтобы добавить информацию в прогноз. Например, в процессе QPF учитывается рельеф местности с использованием топографии или климатологических моделей осадков по результатам наблюдений с высокой детализацией.[9] Используя руководство модели и сравнивая различные поля прогноза с климатологией, экстремальные явления, такие как чрезмерные осадки, связанные с более поздними наводнение события приводят к лучшим прогнозам.[10] Хотя повышение точности моделей прогноза означает, что люди могут больше не понадобиться в процессе прогнозирования в какой-то момент в будущем, в настоящее время все еще существует потребность во вмешательстве человека.[11]

Прогноз текущей погоды

Основная статья: Прогноз погоды (метеорология)

Прогноз осадков на ближайшие шесть часов часто называют прогноз погоды.[12] В этом временном диапазоне можно прогнозировать более мелкие особенности, такие как отдельные ливни и грозы, с разумной точностью, а также другие особенности, которые слишком малы, чтобы их можно было разрешить с помощью компьютерной модели. Человек, получивший последние данные радара, спутников и наблюдений, сможет лучше проанализировать мелкомасштабные присутствующие особенности и, таким образом, сможет сделать более точный прогноз на следующие несколько часов.[13] Однако сейчас есть экспертные системы использование этих данных и мезомасштабной численной модели для лучшей экстраполяции, включая эволюцию этих характеристик во времени.

Ансамблевое прогнозирование

Основная статья: Ансамблевое прогнозирование

Детализация, которую можно дать прогнозу, уменьшается со временем по мере увеличения этих ошибок. Наступает момент, когда ошибки настолько велики, что в прогнозе нет корреляция с фактическим состоянием атмосферы. Рассмотрение одной модели прогноза не дает никаких указаний на то, насколько вероятно этот прогноз верен. Ансамблевое прогнозирование влечет за собой составление множества прогнозов с целью отражения неопределенности исходного состояния атмосферы (из-за ошибок в наблюдениях и недостаточной выборки). Затем неопределенность прогноза можно оценить по диапазону различных прогнозов. Ансамблевые прогнозы все чаще используются для оперативного прогнозирования погоды (например, Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ЕЦСПП), Национальные центры экологического прогнозирования (NCEP) и Канадский центр прогнозирования).[6] Ансамблевые средние прогнозы осадков имеют те же проблемы, что и их использование в других областях, поскольку они усредняют более экстремальные значения и поэтому имеют ограниченную полезность для экстремальных явлений. В случае ансамблевого среднего SREF, используемого в Соединенных Штатах, это уменьшение полезности начинается с значений всего 0,50 дюйма (13 мм).[14]

Вероятностный подход

Таблица, показывающая вероятности определенного количества осадков в различные периоды времени

В дополнение к графическим прогнозам осадков, показывающим количественные количества, прогнозы осадков могут быть сделаны с описанием вероятностей достижения определенных количеств осадков. Это позволяет синоптику определять степень неопределенности прогноза. Этот метод считается информативным с точки зрения климатологии.[15] Этот метод использовался годами в Национальная служба погоды прогнозы, поскольку вероятность дождя за период равна вероятности того, что 0,01 дюйма (0,25 мм) упадут в любом конкретном месте.[16] В этом случае он известен как вероятность осадков. Эти вероятности могут быть получены из детерминированного прогноза с использованием компьютерной постобработки.[17]

Организации, составляющие прогнозы осадков

Австралия

В Бюро метеорологии начал метод прогнозирования осадков с использованием комбинации или ансамбля различных прогнозных моделей в 2006 году. Он получил название «Ансамбль бедняков» (PME). Его прогнозы более точны во времени, чем любая из отдельных моделей, составляющих ансамбль. PME производятся быстро и доступны на их странице «Вода и земля» на их веб-сайте.[18]

Гонконг

Обсерватория Гонконга генерирует краткосрочные предупреждения о ливне для систем, которые, как ожидается, будут накапливать определенное количество осадков в час в течение следующих нескольких часов. Они используют три уровня предупреждения. Желтое предупреждение означает, что ожидается интенсивность осадков 30 миллиметров (1,2 дюйма) в час. Красное предупреждение указывает на то, что ожидается количество осадков 50 миллиметров (2,0 дюйма) в час. Черное предупреждение означает, что возможны осадки до 70 миллиметров (2,8 дюйма).[19]

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах Центр гидрометеорологического прогнозирования,[20] Центры речных прогнозов,[1] а местные бюро прогнозов в рамках Национальной метеорологической службы составляют прогнозы осадков на срок до пяти дней в будущем,[21] прогнозируемые суммы равные или превышающие 0,01 дюйма (0,25 мм). Начиная с середины и конца 1990-х годов, QPF использовались в моделях гидрологического прогноза для моделирования воздействия дождевых осадков на реки.[22]

Проверка

Накопление осадков за 24 часа на радаре Валь д'Ирен в Восточной Канаде. Обратите внимание на зоны без данных на востоке и юго-западе, вызванные блокировкой луча радара с гор. (Источник: Environment Canada)

Прогнозы количества осадков можно проверить несколькими способами. Осадкомер наблюдения могут быть преобразованы в средние по площади, которые затем сравниваются с сетками для моделей прогноза. Метеорологический радар оценки могут быть использованы напрямую или скорректированы для наблюдений дождемером.[4]

Несколько статистических оценок могут быть основаны на наблюдаемых и прогнозируемых полях. Один, известный как предвзятость, сравнивает размер поля прогноза с наблюдаемым полем с целью получения 1 балла. Оценка угрозы включает пересечение наборов прогнозов и наблюдений с максимально возможной проверочной оценкой 1.[23] В вероятность обнаружения, или POD, определяется путем деления перекрытия между прогнозируемым и наблюдаемым полями на размер наблюдаемого поля: цель здесь - 1 балл. Критический индекс успеха, или CSI, разделяет перекрытие между прогнозируемым и наблюдаемым полями. по совокупному размеру поля прогноза и наблюдаемого: цель здесь - 1 балл. частота ложных тревог, или FAR, делит область прогноза, которая не перекрывает наблюдаемое поле, на размер прогнозируемой области. Ценность цели в этом показателе равна нулю.[4]

С тропические циклоны которые влияют на Соединенные Штаты, GFS Модель глобального прогноза показала лучшие результаты в отношении прогнозов осадков за последние несколько лет, превзойдя NAM и ЕЦСПП прогнозные модели.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Бушонг, Джек S (2005). «Количественный прогноз осадков: его создание и проверка в Центре прогнозирования юго-восточной реки» (PDF). Технологический институт Джорджии. Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-02-05. Получено 2008-12-31.
  2. ^ Кристиан Кейл, Андреас Репнак, Джордж К. Крейг и Ульрих Шуман (2008). Чувствительность количественного прогноза осадков к изменениям влажности в зависимости от высоты. Письма о геофизических исследованиях. Проверено 31 декабря 2008.
  3. ^ П. Реджиани и А. Х. Вертс (2008). Вероятностный количественный прогноз осадков для предсказания наводнений: приложение. Журнал гидрометеорологии, февраль 2008 г., стр. 76–95. Проверено 31 декабря 2008.
  4. ^ а б c Чарльз Лин (2005). Количественный прогноз осадков (QPF) на основе моделей прогноза погоды и радиолокационных прогнозов текущей погоды, а также атмосферное гидрологическое моделирование для моделирования наводнений. В архиве 2009-02-05 на Wayback Machine ACTIF. Проверено 1 января 2009.
  5. ^ Центр космических полетов Годдарда (2007). Прогноз погоды на протяжении веков с помощью интернет-архива Wayback Machine. НАСА. Проверено 25 мая 2008.
  6. ^ а б Клаус Вейкманн, Джефф Уитакер, Андрес Рубичек и Кэтрин Смит (2008 г.). Использование ансамблевых прогнозов для составления улучшенных среднесрочных (3-15 дней) прогнозов погоды. Лаборатория исследования земных систем. Проверено 16 февраля 2007.
  7. ^ Тодд Кимберлейн (2007). Обсуждение движения и интенсивности тропического циклона. Центр гидрометеорологического прогнозирования. Проверено 21 июля 2007.
  8. ^ Робби Берг (2009). Отчет о тропическом циклоне: ураган Айк. Национальный центр ураганов. Проверено 8 февраля 2009.
  9. ^ Дэниел Вейганд (2008). Оптимизация вывода от QPF Helper. В архиве 5 февраля 2009 г. Wayback Machine Национальная служба погоды Центральный офис в Западном регионе. Проверено 31 декабря 2008.
  10. ^ Нил А. Стюарт, Ричард Х. Грумм, Джон Кэннон и Уолт Дрэг (2007). Использование данных о спутниках и аномалиях для прогнозирования экстремальных наводнений на северо-востоке США В архиве 7 октября 2008 г. Wayback Machine Национальная служба погоды Штаб-квартира Восточного региона. Проверено 1 января 2009.
  11. ^ Роббер П. Дж. И Босарт Л. Ф. (1996) Сложная взаимосвязь между навыком прогнозирования и значением прогноза: анализ из реального мира. Погода и прогнозирование, стр. 554-559. Проверено 25 мая 2008.
  12. ^ Глоссарий метеорологии. [1] Проверено 26 мая 2015.
  13. ^ E-notes.com. Погода и климат | Что такое прогноз текущей погоды? Проверено 8 сентября 2011.
  14. ^ Центр экологического моделирования (2008). SREF Проверка осадков. Национальные центры экологического прогнозирования. Проверено 31 декабря 2008.
  15. ^ Американский геофизический союз (1995). Вероятностный КПФ для речных бассейнов. Проверено 1 января 2009.
  16. ^ Национальная служба погоды (2007). Сегодня будет дождь? Понимание прогноза погоды. Техасский университет. Проверено 1 января 2009.
  17. ^ Стив Амбурн (2008). Детальное определение вероятностного QPF. В архиве 14 октября 2008 г. Wayback Machine Национальная служба погоды Офис, Талса, Оклахома. Проверено 1 января 2009.
  18. ^ Сектор исполнительной власти и международных отношений (2007 г.). Метеорологические и связанные с ними исследования. Бюро метеорологии. Проверено 8 февраля 2009.
  19. ^ Эдвин С.Т. Лай и Пинг Чунг (2001). Краткосрочный прогноз количества осадков в Гонконге. Обсерватория Гонконга. Проверено 8 февраля 2009.
  20. ^ Дж. Им, Эд Данахер, Кейт Брилл (2004). Разработка коэффициента достоверности количественного прогноза осадков (QPF) с использованием краткосрочных ансамблевых прогнозов. Американский геофизический союз. Проверено 31 декабря 2008.
  21. ^ а б Майкл Дж. Бреннан, Джессика Л. Кларк и Марк Кляйн (2008). Проверка руководства по количественному прогнозу осадков на основе моделей ЧПП и Центра гидрометеорологического прогнозирования на тропические циклоны 2005–2007 гг. С континентальным воздействием осадков в США. Американское метеорологическое общество. Проверено 31 декабря 2008.
  22. ^ Норин О. Швейн (2009). Оптимизация временных горизонтов количественных прогнозов осадков, используемых в речных прогнозах. В архиве 2011-06-09 на Wayback Machine 23-я конференция по гидрологии. Проверено 31 декабря 2008.
  23. ^ Майкл Дж. Бреннан, Джессика Л. Кларк и Марк Кляйн. ВЕРИФИКАЦИЯ УКАЗАНИЙ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗА ОСАДКОВ ПО МОДЕЛЯМ ЧПП И ЦЕНТРУ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ 2005–2007 ГГ. С КОНТИНЕНТАЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДОЖДЕЙ В США. Проверено 31 декабря 2008.

внешняя ссылка