[发明专利]一种雷暴预报探空参数快速诊断与显示系统的实现方法

说明书

本发明公开了一种雷暴预报探空参数快速诊断与显示系统的实现方法，所述快速诊断与显示系统由民航气象数据库、MICAPS系统、雷暴信息解析模块、实况探空参数模块、探空参数显示模块、历史个例信息存储模块和匹配信息输出显示模块组成。该系统统计的探空参数阈值根据实况天气信息实时自动更新，阈值分析更为客观，解决了人工统计效率低下，劳动强度大和时效性差的问题；由于统计的雷暴历史个例信息是随着时间变化而不断更新，即KNN(K‑Nearest Neighbor)算法使用的训练数据是不断更新的，有助于提高预测模型预测准确性。

技术领域

本发明属于探空参数诊断技术领域，具体地说，是涉及一种雷暴预报探空参数快速诊断与显示系统的实现方法。

背景技术

探空参数，例如：对流有效位能CAPE、K指数、沙氏指数SI、假相当位温θse等，是雷暴预报诊断分析中的重要参考要素；雷暴发生与否、持续时间及伴随天气强度对制定民航流量控制方案和空管决策至关重要。

目前在雷暴预报中，对探空参数的诊断方法为：筛选一定时间范围内的雷暴历史个例，统计其发生时或发生前各项探空参数的阈值，通过阈值方法来判定大气状态是否适合雷暴发生。其缺陷在于：由于雷暴个例的统计时间范围是固定的，没有将统计时段之后新发生的雷暴案例统计在内，导致统计得到的各项探空参数阈值不会随着时间变化而更新，易造成探空参数诊断错误；目前，部分气象部门会采用人工逐年更新探空参数阈值，但存在统计效率低、劳动强度大、时效性差等问题。

目前，探空参数的诊断多局限于判定大气环境背景条件是否有利于雷暴发生，这种阈值分析方法较为宽泛，无法对民航气象部门关心的雷暴具体发生时间、持续时段、影响位置和范围及伴随天气强度(例：降水强度等)进行判断。

民航气象数据库中采集的雷暴持续时间、伴随天气强度等航空危险天气信息，无法与MICAPS探空信息建立实时联系，即缺少历史个例阈值与实况数据的实时显示和对比，导致预报人员只能通过经验或者查表方式进行分析，工作效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雷暴预报探空参数快速诊断与显示系统的实现方法，主要解决人工统计效率低下，劳动强度大和时效性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种雷暴预报探空参数快速诊断与显示系统的实现方法，所述快速诊断与显示系统由民航气象数据库、MICAPS系统、雷暴信息解析模块、实况探空参数模块、探空参数显示模块、历史个例信息存储模块和匹配信息输出显示模块组成；

所述快速诊断与显示系统的实现方法包括以下步骤：

S1，所述实况探空参数模块从所述MICAPS系统提取实况探空数据的探测时间T_i并计算该时刻实况探空参数；

S2，所述雷暴信息解析模块将T_i时刻实况探空参数传递给探空参数显示模块显示；

S3，匹配信息输出显示模块分别计算不同强度级别的雷暴历史个例探空参数阈值区间，并输出实况-历史探空参数阈值判定结果；

S4，根据实况-历史探空参数阈值判定结果，若实况探空参数均符合历史探空参数阈值，则以雷暴历史个例探空参数为训练数据，利用机器学习算法进行分类训练得到分类模型，在所述分类模型中输入实况探空参数得到预测结果；

S5，雷暴信息解析模块根据探测时间T_i解析一个探空间隔周期T_i+12h的所有由民航气象数据库提供的实时更新的机场例行天气报告METAR、机场特殊天气报告SPECI的报文，判定是否出现了雷暴，并根据判定结果更新历史探空参数的分类模型。