Количественный прогноз осадков - Quantitative precipitation forecast

Пример пятидневного прогноза осадков от Центра гидрометеорологического прогнозирования

Количественный прогноз осадков (сокращенно QPF ) является ожидаемым объемом расплавленных осадков , накопленных в течение определенного периода времени , в течение указанной области. QPF будет создан, когда ожидается, что количество осадков достигнет минимального порогового значения в течение периода действия прогноза. Действительными периодами прогнозов осадков являются обычно синоптические часы, такие как 00:00, 06:00, 12:00 и 18:00 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 и конца 1990-х годов, QPF использовались в моделях гидрологического прогноза для моделирования воздействия на реки на всей территории Соединенных Штатов. Модели прогнозов показывают значительную чувствительность к уровням влажности в пограничном слое планеты или на самых низких уровнях атмосферы, которая уменьшается с высотой. QPF может быть сгенерирован на количественной, прогнозируемой сумме или качественной, прогнозирующей вероятность определенной суммы. Методы прогнозирования радиолокационных изображений демонстрируют более высокую квалификацию, чем модельные прогнозы, в пределах от 6 до 7 часов с момента получения радиолокационного изображения. Прогнозы могут быть проверены с помощью измерений дождемеров , оценок метеорологических радиолокаторов или их комбинации. Для измерения ценности прогноза осадков могут быть определены различные оценки навыков.

Использование радара

Существуют алгоритмы прогнозирования осадков на основе краткосрочных радарных тенденций 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.

Использование моделей прогноза

В прошлом синоптик отвечал за создание всего прогноза погоды на основе имеющихся наблюдений. Сегодня вклад метеорологов, как правило, ограничивается выбором модели на основе различных параметров, таких как смещения модели и производительность. Использование консенсуса моделей прогноза, а также членов ансамбля различных моделей может помочь уменьшить ошибку прогноза. Однако независимо от того, насколько малой становится средняя ошибка для любой отдельной системы, большие ошибки в рамках любого отдельного руководства по-прежнему возможны при любом прогоне модели. 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. Использование модели и сравнение различных полей прогноза с климатологией, экстремальные явления, такие как чрезмерные осадки, связанные с более поздними паводками, позволяют делать более точные прогнозы. 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.

Прогноз текущей погоды

Прогноз осадков в течение следующих шести часов часто называют прогнозом текущей погоды . 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 для того, чтобы их можно было разрешить с помощью компьютерной модели. Человек, получивший последние данные радара, спутников и наблюдений, сможет лучше проанализировать мелкомасштабные присутствующие объекты и, таким образом, сможет сделать более точный прогноз на следующие несколько часов. Однако сейчас существуют экспертные системы, использующие эти данные и мезомасштабную численную модель для лучшей экстраполяции, включая эволюцию этих характеристик во времени.

Ансамблевое прогнозирование

Детализация, которую можно дать прогнозу, уменьшается со временем по мере увеличения этих ошибок. Наступает момент, когда ошибки настолько велики, что прогноз не коррелирует с реальным состоянием атмосферы. Рассмотрение одной модели прогноза не дает никаких указаний на то, насколько вероятно, что этот прогноз будет правильным. Ансамблевое прогнозирование влечет за собой подготовку множества прогнозов, чтобы отразить неопределенность в исходном состоянии атмосферы (из-за ошибок в наблюдениях и недостаточной выборки). Затем неопределенность прогноза можно оценить по диапазону различных подготовленных прогнозов. Ансамблевые прогнозы все чаще используются для оперативного прогнозирования погоды (например, в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), Национальных центрах прогнозирования окружающей среды (NCEP) и Канадском центре прогнозирования). 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 среднего ансамбля SREF, используемого в Соединенных Штатах, это уменьшение полезности начинается со значений всего 0,50 дюйма (13 мм).

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 того, что определенные количества осадков будут соблюдены. Это позволяет синоптику определять степень неопределенности прогноза. Этот метод считается информативным по отношению к климатологии. Этот метод использовался в течение многих лет в прогнозах Национальной метеорологической службы , поскольку вероятность дождя за период равна вероятности того, что 0,01 дюйма (0,25 мм) упадут в любом конкретном месте. В этом случае это известно как вероятность осадков . Эти вероятности могут быть получены из детерминированного прогноза с использованием компьютерной постобработки.

Организации, составляющие прогнозы осадков

Австралия

Бюро метеорологии начал метод прогнозирования осадков с использованием комбинации, или ансамбль, различных моделей прогнозирования в 2006 году называется ансамбль бедняка (PME). Его прогнозы более точны с течением времени, чем любая из отдельных моделей, составляющих ансамбль. PME производятся быстро и доступны на их страницах «Вода и земля» на их веб-сайте.

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 дождя 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).

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах Центр гидрометеорологических прогнозов , Центры речных прогнозов и местные бюро прогнозов в рамках Национальной метеорологической службы создают прогнозы осадков на срок до пяти дней в будущем, прогнозируя 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.

Проверка

Накопление дождя 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. Наблюдения за дождемером могут быть привязаны к сетке средних площадных значений, которые затем сравниваются с сетками для моделей прогноза. Оценки метеорологического радара можно использовать напрямую или скорректировать для наблюдений за дождемером.

Несколько статистических оценок могут быть основаны на наблюдаемых и прогнозируемых полях. Один, известный как систематическая ошибка , сравнивает размер поля прогноза с наблюдаемым полем с целью получить 1 балл. Оценка угрозы включает пересечение наборов прогнозов и наблюдаемых с максимально возможной проверочной оценкой 1. вероятность обнаружения , или POD, определяется путем деления перекрытия между прогнозом и наблюдаемых полей размером наблюдаемого поля: цель здесь является оценка 1. критический показатель успеха, или CSI, делит перекрытие между поля прогноза и наблюдаемого поля по объединенному размеру поля прогноза и наблюдаемого: цель здесь - 1 балл. Частота ложных тревог , или FAR, делит область прогноза, которая не перекрывает наблюдаемое поле, на размер поля прогнозная площадь. Ценность цели в этом показателе равна нулю.

Учитывая тропические циклоны, которые влияют на Соединенные Штаты, модель глобального прогноза GFS за последние несколько лет показала наилучшие результаты в отношении прогнозов осадков, превзойдя модели прогнозов NAM и ECMWF .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки