Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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. [1] 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. [2] QPF может быть сгенерирован на количественной, прогнозирующей основе или качественной, прогнозирующей вероятность определенной суммы. [3] 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. Чтобы измерить ценность прогноза осадков, можно определить различные оценки навыков.

Использование радара [ править ]

Основная статья: Метеорологический радар

Существуют алгоритмы прогнозирования осадков на основе краткосрочных радарных тенденций в течение нескольких часов. Методы прогнозирования радиолокационных изображений показывают более высокую квалификацию, чем модельные прогнозы, в пределах от 6 до 7 часов с момента получения радиолокационного изображения. [4]

Использование моделей прогноза [ править ]

Основная статья: Прогноз погоды

В прошлом синоптик отвечал за создание всего прогноза погоды на основе имеющихся наблюдений. [5] Сегодня вклад метеорологов, как правило, ограничивается выбором модели на основе различных параметров, таких как смещения модели и производительность. [6] Использование консенсуса моделей прогноза, а также членов ансамбля различных моделей может помочь уменьшить ошибку прогноза. [7] Однако, независимо от того, насколько малой становится средняя ошибка для любой отдельной системы, большие ошибки в рамках любого конкретного руководства все еще возможны при любом прогоне данной модели. [8] 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. [9] Используя руководство модели и сравнивая различные области прогноза с климатологией, экстремальные явления, такие как чрезмерные осадки, связанные с более поздними паводками, позволяют делать более точные прогнозы. [10] 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. [11]

Прогноз текущей погоды [ править ]

Основная статья: Прогноз погоды (метеорология)

Прогноз осадков в течение следующих шести часов часто называют прогнозом текущей погоды . [12] 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, 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. [13] Однако сейчас существуют экспертные системы, использующие эти данные и мезомасштабную численную модель для лучшей экстраполяции, включая эволюцию этих характеристик во времени.

Ансамблевое прогнозирование [ править ]

Основная статья: 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 этот прогноз верен. Ансамблевое прогнозирование влечет за собой создание 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), Национальные центры экологического прогнозирования (NCEP) и Канадский центр прогнозирования). [6] 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 с значений всего 0,50 дюйма (13 мм). [14]

Вероятностный подход [ править ]

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. [15] 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. [16] В этом случае это известно как вероятность осадков . Эти вероятности могут быть получены из детерминированного прогноза с использованием компьютерной постобработки. [17]

Сущности, которые создают прогнозы осадков [ править ]

Австралия [ править ]

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 странице «Вода и земля» на их веб-сайте. [18]

Гонконг [ править ]

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). [19]

Соединенные Штаты [ править ]

В Соединенных Штатах Центр гидрометеорологического прогнозирования , [20] Центры речных прогнозов [1] и местные бюро прогнозов в рамках Национальной метеорологической службы создают прогнозы осадков на срок до пяти дней в будущем [21], прогнозируя суммы, равные или более менее 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. [22]

Подтверждение [ править ]

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 сразу или скорректировать для наблюдений за дождемером. [4]

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 получения 1 балла. Оценка угрозы включает пересечение наборов прогнозов и наблюдаемых с максимально возможной проверочной оценкой 1. [23] вероятность обнаружения , или POD, определяется путем деления перекрытия между прогнозом и наблюдаемым полого размером наблюдаемого поля: целью здесь является оценкой 1. критического индекс успеха или CSI, делит перекрытие между полями прогноза и наблюдаемыми полями по совокупному размеру полей прогноза и наблюдаемых: цель здесь - 1 балл. Частота ложных тревог, или FAR, делит область прогноза, которая не перекрывает наблюдаемое поле, на размер прогнозируемой области. Ценность цели в этом показателе равна нулю. [4]

Учитывая тропические циклоны, которые влияют на Соединенные Штаты, модель глобального прогноза GFS за последние несколько лет показала лучшие результаты в отношении прогнозов осадков, превзойдя модели прогнозов NAM и ECMWF . [21]

См. Также [ править ]

  • Прогноз количества осадков тропических циклонов
  • Европейская система оповещения о наводнениях : использование QPF и EPS для прогнозирования наводнений
  • Эксперимент по прогнозированию гидрологического ансамбля

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Бушонг, Джек S (2005). «Количественный прогноз осадков: его создание и проверка в Центре прогнозов юго-восточной реки» (PDF) . Технологический институт Джорджии . Архивировано из оригинального (PDF) 05 февраля 2009 года . Проверено 31 декабря 2008 .
  2. ^ Кристиан Кейл, Андреас Репнак, Джордж К. Крейг и Ульрих Шуман (2008). Чувствительность количественного прогноза осадков к изменениям влажности в зависимости от высоты. Письма о геофизических исследованиях. Проверено 31 декабря 2008.
  3. ^ П. Реджиани и А. Х. Вертс (2008). Вероятностный количественный прогноз осадков для предсказания наводнений: приложение. Журнал гидрометеорологии, февраль 2008 г., стр. 76–95. Проверено 31 декабря 2008.
  4. ^ a b c Чарльз Лин (2005). Количественный прогноз осадков (QPF) на основе моделей прогноза погоды и радиолокационных прогнозов текущей погоды, а также атмосферное гидрологическое моделирование для моделирования паводков. Архивировано 5 февраля 2009 г. на Wayback Machine ACTIF. Проверено 1 января 2009.
  5. ^ Центр космических полетов Годдарда (2007). Прогноз погоды на протяжении веков с помощью Интернет-архиватора Wayback Machine. НАСА . Проверено 25 мая 2008.
  6. ^ a b Клаус Вейкманн, Джефф Уитакер, Андрес Рубичек и Кэтрин Смит (2008). Использование ансамблевых прогнозов для получения улучшенных среднесрочных (3-15 дней) прогнозов погоды. Лаборатория исследования земных систем. Проверено 16 февраля 2007.
  7. ^ Тодд Кимберлен (2007). Обсуждение движения и интенсивности тропического циклона. Центр гидрометеорологического прогнозирования . Проверено 21 июля 2007.
  8. ^ Робби Берг (2009). Отчет о тропическом циклоне: ураган Айк. Национальный центр ураганов . Проверено 8 февраля 2009.
  9. ^ Daniel Вейган (2008). Оптимизация вывода от QPF Helper. Архивировано 5 февраля 2009 года вштаб-квартире национальной метеорологической службы Wayback Machine в Западном регионе. Проверено 31 декабря 2008.
  10. ^ Нил А. Стюарт, Ричард Х. Грумм, Джон Кэннон и Уолт Дрэг (2007). Использование данных Eensemble и аномалий для прогнозирования экстремальных паводков на северо-востоке США. Архивировано 7 октября 2008 г. вштаб-квартире Национальной метеорологической службы Wayback Machine в Восточном регионе. Проверено 1 января 2009.
  11. ^ Роббер П.Дж. и Босарт Л.Ф. (1996) Сложная взаимосвязь между навыками прогнозирования и значением прогноза: анализ реального мира. Погода и прогнозирование, стр. 554-559. Проверено 25 мая 2008.
  12. ^ Глоссарий метеорологии. [1] Проверено 26 мая 2015.
  13. ^ E-notes.com. Погода и климат | Что такое прогноз текущей погоды? Проверено 8 сентября 2011.
  14. ^ Центр экологического моделирования (2008). SREF Проверка осадков. Национальные центры экологического прогнозирования . Проверено 31 декабря 2008.
  15. ^ Американский геофизический союз (1995). Вероятностный КПФ для речных бассейнов. Проверено 1 января 2009.
  16. ^ Национальная служба погоды (2007). Сегодня будет дождь? Понимание прогноза погоды. Техасский университет . Проверено 1 января 2009.
  17. ^ Стив Амбурн (2008). Вероятностное определение QPF. Архивировано 14 октября 2008 года вофисе национальной метеорологической службы Wayback Machine , Талса, Оклахома. Проверено 1 января 2009.
  18. ^ Исполнительный и отдел международных отношений (2007). Метеорологические и связанные с ними исследования. Бюро метеорологии . Проверено 8 февраля 2009.
  19. Перейти ↑ Edwin ST Lai & Ping Cheung (2001). Краткосрочный прогноз количества осадков в Гонконге. Обсерватория Гонконга. Проверено 8 февраля 2009.
  20. ^ J. Im, Ed Данахер, Кит Brill (2004). Разработка коэффициента достоверности количественного прогноза осадков (QPF) с использованием краткосрочных ансамблевых прогнозов. Американский геофизический союз. Проверено 31 декабря 2008.
  21. ^ а б Майкл Дж. Бреннан, Джессика Л. Кларк и Марк Кляйн (2008). Проверка рекомендаций по количественному прогнозу осадков на основе моделей ЧПП и Центра гидрометеорологического прогнозирования на тропические циклоны 2005–2007 гг. С континентальным воздействием осадков в США. Американское метеорологическое общество . Проверено 31 декабря 2008.
  22. ^ Норин О. Schwein (2009). Оптимизация временных горизонтов количественных прогнозов осадков, используемых в речных прогнозах. Архивировано 9 июня 2011 года на 23-й конференции по гидрологии Wayback Machine . Проверено 31 декабря 2008.
  23. ^ Майкл Дж. Бреннан, Джессика Л. Кларк и Марк Кляйн. ВЕРИФИКАЦИЯ УКАЗАНИЙ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗА ОСАДКОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ ЧПП И ЦЕНТРА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ 2005–2007 ГГ. С КОНТИНЕНТАЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДОЖДЯ В США. Проверено 31 декабря 2008.

Внешние ссылки [ править ]

  • Центр гидрометеорологического прогнозирования QPF для 48 стран с низким уровнем дохода США
  • Контроллер полива с использованием QPF