国家级格点实况分析产品在江苏地区的适用性评估分析

利用国家级格点实况分析资料与地面气象站实况数据,采用误差分析、技巧评分等方法评估了2017年7月至2018年6月逐时的格点实况产品在江苏地区的地面2 m气温、2 m相对湿度、10 m风和降水要素的一致性和准确性,同时采用MODE检验方法对格点降水产品空间分布偏差进行了分析。结果表明:2 m气温格点实况与自动站观测基本一致,平均绝对误差在0.5~0.8℃,均方根误差在0.8℃左右,其中日最高气温误差较小。格点实况和自动站2 m相对湿度之间的平均绝对误差在5%左右,均方根误差在6%~7%,表现出较高的准确性和稳定性。格点实况10 m风向准确率达到70%左右,而风速准确率仅为56%,与气象站点观测相比有明显差异。格点降水产品的全年有无降水准确率为90%~98%,对于晴雨检验存在带来较大影响的可能。格点实况产品对小雨级别降水的准确率最高,随着降水量级增大,格点实况降水场相比站点观测存在较多的降水漏报,因此,对于降水分量级检验还不适合用格点实况场来替代气象站点观测。设计了一种基于空间形态的降水准确率评分方法对降水空间落区进行检验,格点实况降水场的空间形态准确率评分在0.9左右,较准确地反映了实际降水空间分布。因而,格点实况数据在江苏平原地区都有较高的精度,误差在可接受的范围内,基本可以代替自动站观测作为预报和模式检验的真实实况场,但也存在以下几个方面的问题:(1)格点2 m气温、2 m相对湿度产品在江苏的丘陵地带误差较大,降水产品在海岛气象站准确性较低;(2)格点降水产品一定程度地弱化了大雨以上量级降水强度;(3)格点实况风速产品误差较大,与业务服务需求有一定差距。

多源融合格点实况数据在四川高温过程的适用性分析

利用1km和5km多源融合格点实况数据和四川地面观测站点资料,采用预报准确率、平均绝对误差、均方根误差和Alpha Index(AI)等统计量,选取2020年夏季四川2次高温天气过程对多源融合格点实况数据的质量进行了检验评估。研究结果表明:多源融合格点实况数据利用邻近插值方法插值到站点优于双线性插值;误差大值区主要位于高海拔地区,如川西高原、攀西地区及盆地山周;AI指数接近于0,多源融合格点实况数据没有随机误差,较为接近理想值;1km分辨率融合格点实况数据在四川的适用性优于5km,误差≤2℃的准确率可达98%,且均方根误差<1。

站点气温格点化方法在贵州区域的研究与应用

利用2019年1—12月国家气象信息中心实况格点资料、贵州地面观测站资料以及ECMWF 2 m气温起报场资料,讨论了相同插值方案下站点数对空间分布的反演效果以及相同测站数下不同插值方案的表现,同时对国家气象信息中心实况格点场进行检验,并对本地建立的气温格点分析场进行初步评估。结果表明:相同的插值方案下,站数越多越能反映要素场的实际分布状态;基于贵州特殊地形,在相同站数下双线性插值法优于邻域法;通过对国家气象信息中心实况格点分析场评估,日最高、最低气温在贵州区域均存在明显误差,其平均绝对误差分别为1.6℃与1.1℃左右,平均RMSE分别达2.2℃与1.6℃。采用Cressman方案对离散观测资料重建的本地化气温格点分析场进行评估,其最高、最低气温平均绝对误差降至0.2℃与0.1℃左右,大幅度降低了与测站观测值的差异,基本可以代替国家气象信息中心下发的气温格点分析场,并将为今后贵州省业务或研究工作中格点预报的客观订正提供新的更符合实际的参考。

二元融合降水格点实况数据检验分析

基于内蒙古自治区所有气象自动观测站以及国家考核骨干站的小时降水数据,对2018年和2019年夏季CMPAS中国0.05°×0.05°逐小时二元融合降水实况分析产品结合站点观测进行检验,得到了此数据的平均绝对误差(mae)、均方根误差(RMSE)、相关系数(COR)分级降水的均方根误差。

任意位置天气实况服务设计与应用

针对天气实况数据的应用服务,以国家气象信息中心1 km分辨率多源融合实况分析产品(ART_1 km)为格点背景场,通过插值获得任意坐标点的气象要素值。采用FastAPI高性能Web框架和OAuth2.0开放授权标准,设计并实现了基于任意位置的天气实况服务(Weather-LBS)。经部署测试,结果表明:该服务响应速度快、安全性高、使用便捷,并按照气象数据统一服务接口(meteorological unified service interface community,MUSIC)标准进行发布,可供第三方应用程序调用,以实现用户对任意位置天气实况信息的即时查询。该服务已应用于第十四届全国运动会气象数据接入、天气微信小程序等系统,取得良好服务效果。

多源融合实况气温数据适用性评估分析

利用多源融合实况气温资料与地面气象站实况气温资料,采用相关性分析法、误差分析法检验评估2020年冬季格点实况2 m气温在威县地区的准确性和适用性。结果表明,格点实况气温对比站点(国家站和13个区域站)气温MAE平均在0.33℃左右,准确率为90%以上,平均相关系数在0.98以上。格点实况气温对比梨园站(气温梯度观测站)气温MAE平均在0.83℃左右,RMSE平均在1.0℃左右,准确率为89%以上,平均相关系数在0.99以上。总体来看,格点实况气温在威县区域内总体表现可以接收。但也存在以下问题,当气温出现波动,尤其在02时-08时期间,气温较低且出现下降时,格点实况气温误差相对较大,在威梨及其他气象服务中需要注意这一时段格点实况气温的准确性和可用性,误差较大时需及时订正。

三源融合降水产品在陕西省的适用性评估

基于陕西省391个自动站逐小时降水量观测数据对国家级格点实况三源融合降水产品的适用性进行检验评估,结果表明:融合降水产品与站点观测之间的误差小、相关性高,但融合降水产品的标准差和极大值明显小于站点观测;相关系数较低的站点以区域站为主,国家气象观测站的效果明显优于区域站;误差时空分布和降水特征关系密切,在降水频次增多和强度增大时,融合降水产品相比站点观测的误差增大。将融合降水产品视为一种“预报”,站点观测资料作为“真值”进行分级检验,结果显示:融合降水产品可以较好反映有无降水,随降水量级增大空报率变化平稳,漏报率增长明显,导致TS评分逐渐下降。对典型个例的误差成因分析显示:融合降水产品可以较好地体现降水起止时间及性质、强弱演变趋势,但对雨强较大的区域性降水、分散性局地强降水表现欠佳。多种指标综合显示:融合降水产品小量级降水准确率高,对大雨以上量级降水强度有一定程度削弱;陕南秦巴山地的融合降水产品与站点观测偏差较大,应用中需特别关注。

基于CMPAS的临海市超强台风洪涝淹没个例模拟及检验

以2019年09号超强台风“利奇马”引发的浙江省台州临海市受淹为例,利用浙江省水文站和气象站降水量观测资料对国家级地面-卫星-雷达三源融合实况格点降水数据(CMPAS-5km,CMA Multisource Precipitation Analysis System)进行检验评估;然后,基于CMPAS-5km计算的面雨量和降水分布权重栅格驱动FloodArea二维水动力淹没模型,在“暴雨情景”下进行洪涝模拟,并借助哨兵1号合成孔径雷达卫星(Sentinel-1 SAR)资料和地面验证点开展模拟受淹验证。结果表明:CMPAS-5km降水与站点降水的时空一致性较好,与水文站、“水文站+气象站”两套资料的过程降水量相关系数均达0.89,与水文站逐小时平均降水的相关系数为0.79、均方根误差为1.7 mm·h^(-1);在台州受淹模拟区,CMPAS-5km、水文站及气象站三者的小时面雨量变化趋势较为一致,过程累积面雨量分别为305.5 mm、304.1 mm和283.7 mm;CMPAS-5km在数据稳定性、时效性、精细度及数据接口上较其他两套资料有优势;在SAR影像中新增水体明显区域与FloodArea模拟结果匹配较好,模拟水深与4个验证点的实际水深的误差均在±22%以内。

道路交通气象服务系统的设计与应用

通过建立更快速的道路交通气象预警发布系统,开展基于位置的道路交通气象服务,将灾害天气情况直接发送给行驶中货车运输的司机,从而尽可能减少因恶劣天气带来的交通事故,保障人民群众生命财产安全。利用中国区域5 km分辨率智能网格天气实况数据和12379全国灾害预警发布平台实时获取全国3240个县市灾害预警信息,通过建立电子围栏,实时发布所在区域的预报预警信息和行车指数给驾驶员。该系统可实时获取并自动实时发布道路交通任意位置的预警信息、行车指数和天气实况,以短信提醒和语音播报的方式直接为驾驶员提供精细的气象服务。