台风降水预报的修正方法及其误差来源的分析方法技术

本发明专利技术涉及一种台风降水预报的修正方法及其误差来源的分析方法，该修正方法包括：获取目标台风的包括原始预报数据的预报数据集；其中，预报数据集中每个预报数据均包括台风预报路径，并且原始预报数据还包括原始台风降水预报数据；根据目标台风的实时位置，从预报数据集的多条台风预报路径中选择路径误差最小的N条台风预报路径进行算术平均，以得到最优预报路径；其中，N为预设的正整数；确定原始预报数据的台风预报路径和最优预报路径之间的位置偏移量；基于位置偏移量对原始台风降水预报数据进行修正，以获得最优预报路径的修正后的台风降水预报数据。借助于上述技术方案，本申请实施例提高了台风降水预报数据的准确率。申请实施例提高了台风降水预报数据的准确率。申请实施例提高了台风降水预报数据的准确率。

【技术实现步骤摘要】
台风降水预报的修正方法及其误差来源的分析方法


[0001]本专利技术涉及台风预报
，尤其涉及一种台风降水预报的修正方法及其误差来源的分析方法。

技术介绍

[0002]台风(Tropical Cyclone，TC)是影响我国的主要热带天气系统之一，每年由台风引发的强降水及其次生灾害给我国尤其沿海地区带来巨大经济损失和人员伤亡。尽管台风的路径预报在过去几十年里取得了巨大的进步，但台风的降水预报水平却明显落后于路径预报。
[0003]目前，台风降水预报主要依赖于数值天气模式，然而模式降水预报仍存在较大的不确定性。实际上，台风降水预报不但与台风路径密切相关，还受到台风本体结构、下垫面以及大尺度环境场等因素制约，表现出复杂的量级变化和分布形态，其预报复杂度也显著增加。鉴于全球数值模式和集合数值预报的发展，台风路径预报水平在不断提高，因此，需要一种能有效提升台风降水预报水平的新方法和探究预报误差来源的技术。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种台风降水预报的修正方法及其误差来源的分析方法，其解决了现有的台风降水预报准确率不高的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供一种台风降水预报的修正方法，该修正方法包括：获取目标台风的包括原始预报数据的预报数据集；其中，预报数据集中每个预报数据均包括台风预报路径，并且原始预报数据还包括原始台风降水预报数据；根据目标台风的实时位置，从预报数据集的多条台风预报路径中选择路径误差最小的N条台风预报路径进行算术平均，以得到最优预报路径；其中，N为预设的正整数；确定原始预报数据的台风预报路径和最优预报路径之间的位置偏移量；基于位置偏移量对原始台风降水预报数据进行修正，以获得最优预报路径的修正后的台风降水预报数据。
[0009]因此，本专利技术实施例通过获取目标台风的包括原始预报数据的预报数据集，以及根据目标台风的实时位置，从预报数据集的多条台风预报路径中选择路径误差最小的N条台风预报路径进行算术平均，以得到最优预报路径，以及确定原始预报数据的台风预报路径和最优预报路径之间的位置偏移量，以及基于位置偏移量对原始台风降水预报数据进行修正，以获得最优预报路径的修正后的台风降水预报数据，从而可先对台风预报路径进行修正，并考虑到台风预报路径对降水的影响最大，故进一步可基于最优台风预报路径对降水预报数据进行修正，从而获得精准的降水预报数据(例如，降水区域和降水量等)，进而提高了台风降水预报数据的准确率。
[0010]可选地，确定原始预报数据的台风预报路径和最优预报路径之间的位置偏移量，包括：基于模式输出的降水间隔分别将原始预报数据的台风预报路径和最优预报路径划分为m段子路径；其中，m为正整数；分别计算原始预报数据的台风预报路径的m段子路径中每段子路径及其对应最优预报路径的一段子路径之间的平均位置偏移量。
[0011]因此，本申请实施例通过对原始预报数据的台风预报路径和最优预报路径进行划分，并别计算原始预报数据的台风预报路径的m段子路径中每段子路径及其对应最优预报路径的一段子路径之间的平均位置偏移量，从而能够精准地确定位置偏移量。
[0012]可选地，基于位置偏移量对原始台风降水预报数据进行修正，以获得最优预报路径的修正后的台风降水预报数据，包括：确定原始预报数据的台风预报路径周边预设范围内的降水格点数据；基于每个平均位置偏移量移动其对应的降水格点数据的位置并保持降水值不变，并将m个降水修正区域进行累加，以获得最优预报路径的修正后的降水区域和修正后的降水区域内的降水量。
[0013]因此，本申请实施例基于每个平均位置偏移量移动其对应的降水格点数据的位置并保持降水值不变，并将m个降水修正区域进行累加，以获得最优预报路径的修正后的降水区域和修正后的降水区域内的降水量，从而获得精准的降水预报数据。
[0014]第二方面，本专利技术实施例提供一种台风降水预报误差来源的分析方法，其特征在于，分析方法用于分析原始预报数据和对原始预报数据进行修正后获得的修正后的台风降水预报数据的误差来源，并且修正后的台风降水预报数据是通过第一方面任一的台风降水预报的修正方法获得的，分析方法包括：基于预设的降水阈值，确定指定区域内的预报降水对象、实况降水对象和初始连续雨区CRA降水检验区域；其中，预报降水对象包括与原始预报数据对应的原始预报降水对象和与修正后的台风降水预报数据对应的修正预报降水对象，以及初始连续雨区CRA降水检验区域是预报降水对象和实况降水对象的并集；确定实况降水对象的雨量中心位置，并在实况降水对象的雨量中心位置的周边预设范围内搜寻预报降水对象的最佳水平位移距离，以确定预报降水对象的中间匹配区域，以及将中间匹配区域和初始CRA降水检验区域的并集作为第一CRA降水检验区域；其中，最佳水平位移距离用于使得第一CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的第一相关系数最大，并且在第一相关系数最大时，第一CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的均方差最小；确定中间匹配区域的最佳旋转角度，并基于最佳旋转角度对中间匹配区域进行旋转，获得预报降水对象的最终匹配区域，以及将最终匹配区域和初始CRA降水检验区域的并集作为第二CRA降水检验区域；其中，最佳旋转角度用于使得第二CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的第二相关系数最大，并且在第二相关系数最大时，第二CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的均方差最小；基于初始CRA降水检验区域、第一CRA降水检验区域和第二CRA降水检验区域对台风降水预报的误差进行分析，获得误差分析结果。
[0015]因此，本申请实施例提出了一种台风降水预报误差来源的分析方法，其能够对台风降水误报的来源进行精准的分析，从而为台风降水预报的改进提供了基础。
[0016]可选地，误差分析结果包括中心偏移误差；中心偏移误差通过如下公式获得：
[0017]MSE
displacement
＝2S
F
S
X
(r
m
‑
r)；
[0018]其中，MSE
displacement
用于表示中心偏移误差；S
F
用于表示初始CRA降水检验区域内
预报降水的标准偏差；S
X
用于表示初始CRA降水检验区域内实况降水的标准偏差；r
m
用于表示第一CRA降水检验区域内预报降水和实况降水的空间相关性；r用于表示初始CRA降水检验区域内预报降水和实况降水的空间相关性。
[0019]可选地，误差分析结果还包括旋转误差；旋转误差通过如下公式获得：
[0020]MSE
rotate
＝2S
F
S
X
(r
s
‑
r
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种台风降水预报的修正方法，其特征在于，包括：获取目标台风的包括原始预报数据的预报数据集；其中，所述预报数据集中每个预报数据均包括台风预报路径，并且所述原始预报数据还包括原始台风降水预报数据；根据所述目标台风的实时位置，从所述预报数据集的多条台风预报路径中选择路径误差最小的N条台风预报路径进行算术平均，以得到最优预报路径；其中，N为预设的正整数；确定所述原始预报数据的台风预报路径和所述最优预报路径之间的位置偏移量；基于所述位置偏移量对所述原始台风降水预报数据进行修正，以获得所述最优预报路径的修正后的台风降水预报数据。2.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述确定所述原始预报数据的台风预报路径和所述最优预报路径之间的位置偏移量，包括：基于模式输出的降水间隔分别将所述原始预报数据的台风预报路径和所述最优预报路径划分为m段子路径；其中，m为正整数；分别计算所述原始预报数据的台风预报路径的m段子路径中每段子路径及其对应最优预报路径的一段子路径之间的平均位置偏移量。3.根据权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述基于所述位置偏移量对所述原始台风降水预报数据进行修正，以获得所述最优预报路径的修正后的台风降水预报数据，包括：确定所述原始预报数据的台风预报路径周边预设范围内的降水格点数据；基于每个所述平均位置偏移量移动其对应的降水格点数据的位置并保持降水值不变，并将m个降水修正区域进行累加，以获得所述最优预报路径的修正后的降水区域和所述修正后的降水区域内的降水量。4.一种台风降水预报误差来源的分析方法，其特征在于，所述分析方法用于分析原始预报数据和对所述原始预报数据进行修正后获得的修正后的台风降水预报数据的误差来源，并且所述修正后的台风降水预报数据是通过权利要求1至3任一项所述的台风降水预报的修正方法获得的，所述分析方法包括：基于预设的降水阈值，确定指定区域内的预报降水对象、实况降水对象和初始连续雨区CRA降水检验区域；其中，所述预报降水对象包括与原始预报数据对应的原始预报降水对象和与所述修正后的台风降水预报数据对应的修正预报降水对象，以及所述初始连续雨区CRA降水检验区域是所述预报降水对象和所述实况降水对象的并集；确定所述实况降水对象的雨量中心位置，并在所述实况降水对象的雨量中心位置的周边预设范围内搜寻所述预报降水对象的最佳水平位移距离，以确定所述预报降水对象的中间匹配区域，以及将所述中间匹配区域和所述初始CRA降水检验区域的并集作为第一CRA降水检验区域；其中，所述最佳水平位移距离用于使得所述第一CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的第一相关系数最大，并且在所述第一相关系数最大时，所述第一CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的均方差最小；确定所述中间匹配区域的最佳旋转角度，并基于所述最佳旋转角度对所述中间匹配区域进行旋转，获得所述预报降水对象的最终匹配区域，以及将所述最终匹配区域和所述初始CRA降水检验区域的并集作为第二CRA降水检验区域；其中，所述最佳旋转角度用于使得所述第二CRA降水检验区域内预报降水场和实况降水场之间的第二相关系数最大，并且在...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻自凤，何斌，
申请(专利权)人：中国气象局上海台风研究所上海市气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：