[发明专利]一种基于时空扰动信息交互集成嵌套的短临外推预报方法

说明书

本发明提供了一种基于时空扰动信息交互集成嵌套的短临外推预报方法，对输入的雷达回波数据或者降水场数据进行空间场的傅里叶滤波分解，生成相关的降水级联分解信息作为空间扰动场信息，同时构建时间尺度的自回归扰动场，通过时空级联重构实现交互，引入对降水生成、消退的随机气象信息，实现对回波的集合外推，输出概率降水概率场信息。

技术领域

本发明属于气象短临外推预报技术领域，尤其涉及一种基于时空扰动信息交互集成嵌套的短临外推预报方法。

背景技术

短临预报包含大气从目前到未来6h内预报的天气状态，包括灾害天气的发生、发展、演变和消亡等。其中0～2h内的强对流天气系统因为空间尺度小、具有较强的突发性和较强的破坏力而受到更多的关注。

一般来说，天气预报的方法包含数值模式预报和外推法预报。数值模式预报因为受到初始化过程的影响，在0～2小时内的预报结果不是很准确，但在长期的预报过程中呈现较大的优势。天气系统的外推预报法是将天气系统过去的演变趋势外延以推测未来的状况的方法，在短临预报中是一种常用的方法。

目前外推预报的智能化程度、准确率与城市发展和生态文明建设需求仍有差距。目前的外推预报技术主要是通过传统的方法光流法进行雷达回波外推并通过Z-R关系进行降水预报，拉格朗日外推降水模型误差的来源：降水过程的发生，生长，消退以及结束与假设的稳态过程不符合，它实际具有随机性，没有考虑降水场本身受到时间空间的扰动信息影响具有随机性，对对流演变的情况考虑较为单一，单一成员的外推预报准确率相对较低，不能提供概率外推预报的产品，外推预报水平有待提高。

现有技术中使用传统的外推预报方法，没有考虑气象对流过程中的扰动信息等要素影响，无法考虑雷达回波以及降水的生成、增长和消退过程的不稳定性，只能提供单一的对流预报结果的问题。

发明内容

发明目的：为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于时空扰动信息交互集成嵌套的短临外推预报方法，对输入的雷达回波数据或者降水场数据进行空间场的傅里叶滤波分解，生成相关的降水级联分解信息作为空间扰动场信息，同时构建时间尺度的自回归扰动场，通过时空级联重构实现交互，引入对降水生成、消退的随机气象信息，实现对回波的集合外推，输出概率降水概率场信息。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：

一种基于时空扰动信息交互集成嵌套的短临外推预报方法，包括：

步骤1，根据一段时间(一般为连续半个小时)的雷达反射率场或者降水场进行动力场计算，通过时间插值和权重融合提升动力风场的准确性。

步骤2，根据雷达反射率计算降水场，利用傅里叶分解方法构建降水场空间相关性级联分解，得到降水的分级降水扰动信息场。

步骤3，根据两个以上时次的降水场信息，构建降水自回归模型，从而引入降水的时间扰动信息场；

步骤4，将降水的时间扰动信息场和空间扰动信息场进行级联重构，输出多个综合扰动分析场成员。在原始降水场或回波场中加入不同的扰动成员场，进行逐个外推预报，构成两个以上成员的集合扰动外推场；

步骤5，根据集合扰动外推场，计算集合平均分析场以及集合概率外推预报场。