一种短时临近数值天气预报系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种超高分辨率(云分辨尺度)的短时临近数值天气预报系统，它包括前处理、同化、预报以及后处理四个子系统：前处理子系统，用于获取待预报天气的目标区域的背景场、边界场以及雷达反演风场，并以背景场和边界场为依据生成云分析场；同化子系统，用于对前处理子系统得到的雷达反演风场和云分析场进行变分同化处理，得到初始场，并对初始场进行云分析处理，得到三维格点场；预报子系统，用于以三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据；后处理子系统，用于以预测数据为依据，生成综合预报信息。本发明专利技术提供的短时临近数值天气预报系统，能够有效提高待检测地区中小尺度对流系统的精细化预报水平。

【技术实现步骤摘要】
一种短时临近数值天气预报系统及方法
本专利技术涉及光学检测
，具体而言，涉及一种短时临近数值天气预报系统及方法。
技术介绍
天气预报信息是人们日常生活中所关注的一种重要信息，随着天气预测技术的发展以及互联网和移动通信技术的普及，人们追求更准确更实时的天气预报。人们根据气象观测到的数据，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对所要预测天气的区域未来一定时段的天气状况作出定性或定量的预测。然而，实践中发现，现有的天气预报系统中，实时观测到的气象数据无法及时融合到预测系统中，同时无法实时同化雷达观测数据，其次现有的系统采用一维静力参考大气的方式，容易引起较大的计算误差。可见，现有的天气预报系统实时性差，数据处理误差大，导致天气预测不准确。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种短时临近数值天气预报系统及方法，能够提高观测装置与短时临近数值天气预报系统之间同步的实时性和准确性，减小误差，进而提高天气预测的准确度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种短时临近数值天气预报系统，包括前处理子系统、同化子系统、预报子系统以及后处理子系统：所述前处理子系统，用于采用垂直速度抑制技术从观测装置处获取待预报天气的目标区域的背景场、边界场以及雷达反演风场，并以所述背景场和所述边界场为依据生成云分析场；所述同化子系统，用于采用松弛逼近技术对所述前处理子系统得到的所述雷达反演风场和所述云分析场进行变分同化处理，得到初始场，并对所述初始场进行云分析处理，得到三维格点场；所述预报子系统，用于以所述同化子系统得到的所述三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据；所述后处理子系统，用于以所述预报子系统得到的所述预测数据为依据，生成综合预报信息。作为一种可选的实施方式，在第一方面中，所述预报子系统包括模式选择模块、第一预报模块、第二预报模块以及第三预报模块：所述模式选择模块，用于从所述第一预报模块、所述第二预报模块以及所述第三预报模块中选取一个或多个预报模块作为目标模块组，并发送所述三维格点场至所述目标模块组包括的预报模块中；所述第一预报模块，用于在所述目标模块组包括所述第一预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第一预测数据；所述第二预报模块，用于在所述目标模块组包括所述第二预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第二预测数据；所述第三预报模块，用于在所述目标模块组包括所述第三预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第三预测数据。作为一种可选的实施方式，在第一方面中，所述后处理子系统包括第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块以及信息集合模块：所述第一处理模块，用于在接收到第一预测数据时，以所述第一预测数据为依据，生成第一预报信息；所述第二处理模块，用于在接收到第二预测数据时，以所述第二预测数据为依据，生成第二预报信息；所述第三处理模块，用于在接收到第三预测数据时，以所述第三预测数据为依据，生成第三预报信息；所述信息集合模块，用于在检测到所述第一预报信息、所述第二预报信息以及所述第三预报信息的一种或者多种时，集合所有预报信息得到综合预报信息。作为一种可选的实施方式，在第一方面中，所述前处理子系统，具体用于从欧洲中期天气预报中心、美国国家环境预报中心以及全球集合预报系统中的一种或者多种中获取待预报天气的目标区域的背景场和边界场，从雷达处获取雷达反演风场，并以所述背景场和所述边界场为依据生成云分析场。作为一种可选的实施方式，在第一方面中，所述同化子系统，具体用于依据多尺度同化方案对所述雷达反演风场和所述云分析场进行三维变分同化处理，得到初始场，并对所述初始场进行云分析处理，得到三维格点场。第二方面，本专利技术提供了一种短时临近数值天气预报方法，所述方法包括：获取待预报天气的目标区域的背景场、边界场以及雷达反演风场，并以所述背景场和所述边界场为依据生成云分析场；对所述雷达反演风场和所述云分析场进行变分同化处理，得到初始场；对所述初始场进行云分析处理，得到三维格点场；以所述三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据；以所述预测数据为依据，生成综合预报信息。作为一种可选的实施方式，在第二方面中，所述以所述三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据包括：对所述三维格点场进行第一次数据处理，得到第一预测数据；对所述三维格点场进行第二次数据处理，得到第二预测数据；所述预报子系统在所述目标模块组包括所述第三预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第三预测数据。作为一种可选的实施方式，在第二方面中，所述以所述预测数据为依据，生成综合预报信息包括：在接收到所述第一预测数据时，以所述第一预测数据为依据，生成第一预报信息；在接收到所述第二预测数据时，以所述第二预测数据为依据，生成第二预报信息；在接收到所述第三预测数据时，以所述第三预测数据为依据，生成第三预报信息；在检测到所述第一预报信息、所述第二预报信息以及所述第三预报信息的一种或者多种时，集合所有预报信息得到综合预报信息。第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的短时临近数值天气预报方法。第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其存储有上述电子设备中所使用的计算机程序。根据本专利技术提供的短时临近数值天气预报方法及系统，该短时临近数值天气预报系统，它包括前处理、同化、预报以及后处理四个子系统：前处理子系统先采用W_damping垂直速度抑制技术从观测装置处获取待预报天气的目标区域的背景场、边界场以及雷达反演风场，并以背景场和边界场为依据生成云分析场；然后，同化子系统再采用牛顿松弛逼近Nudging技术对前处理子系统得到的雷达反演风场和云分析场进行变分同化处理，得到初始场，并对初始场进行云分析处理，得到三维格点场；进一步地，预报子系统以同化子系统得到的三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据；最后，后处理子系统以预报子系统得到的预测数据为依据，生成综合预报信息，能够提高观测装置与短时临近数值天气预报系统之间同步的实时性和准确性，减小误差，进而提高天气预测的准确度，同时能够有效提高待检测地区中小尺度对流系统的精细化预报水平。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。图1是本专利技术实施例一提供的短时临近数值天气预报系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的短时临近数值天气预报系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例三提供的短时临近数值天气预报方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短时临近数值天气预报系统，其特征在于，包括前处理子系统、同化子系统、预报子系统以及后处理子系统：所述前处理子系统，用于采用垂直速度抑制技术从观测装置处获取待预报天气的目标区域的背景场、边界场以及雷达反演风场，并以所述背景场和所述边界场为依据生成云分析场；所述同化子系统，用于采用松弛逼近技术对所述前处理子系统得到的所述雷达反演风场和所述云分析场进行变分同化处理，得到初始场，并对所述初始场进行云分析处理，得到三维格点场；所述预报子系统，用于以所述同化子系统得到的所述三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据；所述后处理子系统，用于以所述预报子系统得到的所述预测数据为依据，生成综合预报信息。

【技术特征摘要】
1.一种短时临近数值天气预报系统，其特征在于，包括前处理子系统、同化子系统、预报子系统以及后处理子系统：所述前处理子系统，用于采用垂直速度抑制技术从观测装置处获取待预报天气的目标区域的背景场、边界场以及雷达反演风场，并以所述背景场和所述边界场为依据生成云分析场；所述同化子系统，用于采用松弛逼近技术对所述前处理子系统得到的所述雷达反演风场和所述云分析场进行变分同化处理，得到初始场，并对所述初始场进行云分析处理，得到三维格点场；所述预报子系统，用于以所述同化子系统得到的所述三维格点场为依据进行数据处理，得到预测数据；所述后处理子系统，用于以所述预报子系统得到的所述预测数据为依据，生成综合预报信息。2.根据权利要求1所述的短时临近数值天气预报系统，其特征在于，所述预报子系统包括模式选择模块、第一预报模块、第二预报模块以及第三预报模块：所述模式选择模块，用于从所述第一预报模块、所述第二预报模块以及所述第三预报模块中选取一个或多个预报模块作为目标模块组，并发送所述三维格点场至所述目标模块组包括的预报模块中；所述第一预报模块，用于在所述目标模块组包括所述第一预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第一预测数据；所述第二预报模块，用于在所述目标模块组包括所述第二预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第二预测数据；所述第三预报模块，用于在所述目标模块组包括所述第三预报模块时，对所述三维格点场进行数据处理，得到第三预测数据。3.根据权利要求2所述的短时临近数值天气预报系统，其特征在于，所述后处理子系统包括第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块以及信息集合模块：所述第一处理模块，用于在接收到第一预测数据时，以所述第一预测数据为依据，生成第一预报信息；所述第二处理模块，用于在接收到第二预测数据时，以所述第二预测数据为依据，生成第二预报信息；所述第三处理模块，用于在接收到第三预测数据时，以所述第三预测数据为依据，生成第三预报信息；所述信息集合模块，用于在检测到所述第一预报信息、所述第二预报信息以及所述第三预报信息的一种或者多种时，集合所有预报信息得到综合预报信息。4.根据权利要求1所述的短时临近数值天气预报系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子通，钟水新，戴光丰，徐道生，张艳霞，万齐林，张诚忠，丁伟钰，
申请(专利权)人：中国气象局广州热带海洋气象研究所广东省气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44