唐 凱，李興權(quán)

（黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

SWAN在黑龍江省短時臨近預(yù)報中應(yīng)用及產(chǎn)品檢驗

唐 凱，李興權(quán)

（黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

本文針對SWAN本地化應(yīng)用，分析了雷達數(shù)據(jù)、資料配置、設(shè)置轉(zhuǎn)換等方面在黑龍江省應(yīng)用的主要技術(shù)手段和方法，并通過3 a的實踐應(yīng)用進行了預(yù)報產(chǎn)品檢驗，得出強天氣過程中SWAN預(yù)報產(chǎn)品和實況比較的系統(tǒng)偏差，為其在短時臨近預(yù)報中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

SWAN；本地化；產(chǎn)品檢驗

1 引言

災(zāi)害天氣短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)（SWAN）是省級臺站的短時臨近預(yù)報平臺。該系統(tǒng)主要側(cè)重于短時臨近預(yù)報中的強對流天氣監(jiān)測和1 h以內(nèi)的臨近預(yù)報，具有對災(zāi)害天氣自動報警、實況監(jiān)視和分析、風(fēng)暴追蹤、雷達三維拼圖、三維顯示和分析、定量降水估測（QPE）、定量降水預(yù)報（QPF）、反射率因子預(yù)報、反演的回波移動矢量（COTREC風(fēng)）、降水臨近預(yù)報和預(yù)報實時檢驗、預(yù)警信息制作等功能。

系統(tǒng)由服務(wù)器端和客戶端組成。服務(wù)器端主要執(zhí)行氣象數(shù)據(jù)的采集、加工和發(fā)送功能，客戶端主要用于顯示SWAN的預(yù)報產(chǎn)品以及進行短臨預(yù)報的文本發(fā)布工作。

2009年引進該平臺以來，進行了本地化改造及運行。本文主要分析SWAN在黑龍江應(yīng)用過程中的本地化處理與改進，對數(shù)據(jù)、資料配置、設(shè)置轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)手段及系統(tǒng)在短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)中的應(yīng)用及檢驗。

2 SWAN的本地化處理與設(shè)置

SWAN是一套在統(tǒng)一平臺下制作的通用軟件系統(tǒng)，應(yīng)用過程中首先需要本地化處理與改進，要對數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置及相關(guān)模塊的運算參數(shù)進行本地化處理及調(diào)整。

2.1 SWAN所需數(shù)據(jù)的本地化處理與設(shè)置

SWAN所需數(shù)據(jù)主要是新一代天氣雷達基數(shù)據(jù)、中尺度觀測資料和常規(guī)天氣資料。雷達基數(shù)據(jù)使用的是新一代天氣雷達壓縮基數(shù)據(jù)和雷達PUP產(chǎn)品，常規(guī)氣象數(shù)據(jù)包括Micaps格式的雨量、地面和高空觀測資料，中尺度觀測資料包括自動站、地閃觀測等數(shù)據(jù)。在路徑配置菜單中配置正確的資料路徑即可，需要注意的是雷達資料路徑的選取只需指向具體雷達站點資料的上級目錄，雷達站點和雷達資料路徑的配置有專門的模塊。

雷達的配置首先根據(jù)本省情況在拼圖設(shè)置框左側(cè)全國雷達列表中，將本省雷達站加入拼圖站點列表中，再將與站點名稱對應(yīng)的放置BZ2壓縮雷達及數(shù)據(jù)的文件夾對應(yīng)，修改站點總數(shù)，設(shè)定合適拼圖經(jīng)緯度范圍，使資料應(yīng)用適用省內(nèi)情況。

2.2 相關(guān)模塊的本地配置

2.2.1 系統(tǒng)運行模式配置

在資料路徑設(shè)置正確的條件下，需要對系統(tǒng)運行的環(huán)境進行調(diào)整設(shè)置。運行模式可分為實時模式和回放模式。在一般情況下運行實時模式，在實時模式下可進行產(chǎn)品壓縮和產(chǎn)品歸檔處理，本機IP和發(fā)送端口按照系統(tǒng)默認的設(shè)置，通知協(xié)議選擇SERVEROOT模式進行點對點發(fā)送，將需要實時更新顯示SWAN產(chǎn)品的電腦IP加入點對點IP列表中，當(dāng)SWAN實時運行時有新的產(chǎn)品生成則會自動發(fā)送到配置好的客戶端顯示。

回放模式下不能進行產(chǎn)品歸檔處理，其他功能與實時模式相同。

2.2.2 模塊配置的設(shè)置

模塊配置菜單中主要對SWAN各個功能模塊進行參數(shù)設(shè)置，以溫度報警為例進行分析與說明。在模塊列表中選擇需要修改參數(shù)的模塊，在右側(cè)表框中出現(xiàn)可以修改的參數(shù)內(nèi)容，根據(jù)本地的情況進行修改。黑龍江氣溫出現(xiàn)35℃以上的概率不大，因此將高溫溫度的閾值設(shè)定為（30，33，37），對應(yīng)的自動站和加密站站點個數(shù)可以設(shè)置為（5，3，1），具體的數(shù)值可以根據(jù)本地情況進行調(diào)整，在高溫閾值設(shè)定的同時還可以對低溫的報警閾值進行設(shè)定，低溫的報警方式和實況氣溫有關(guān)，在和前一天的實況進行對比后可以對降溫幅度進行報警，其他模塊的配置方式與溫度報警設(shè)置的方法相同，根據(jù)本地的天氣特點分別對各模塊進行設(shè)置和調(diào)試。

2.2.3 客戶終端的設(shè)置

SWAN的客戶端界面和Micaps3系統(tǒng)界面很相似，主要是在SWAN配置菜單中設(shè)置，首先設(shè)置資料和網(wǎng)絡(luò)，點擊網(wǎng)絡(luò)菜單，網(wǎng)絡(luò)端口和服務(wù)器端的端口一致，系統(tǒng)默認是45454，將服務(wù)器數(shù)據(jù)路徑設(shè)置為存儲SWAN產(chǎn)品的文件夾，或者將服務(wù)器產(chǎn)品路徑的文件夾映射為網(wǎng)絡(luò)盤，在路徑中填寫映射盤符。如將啟用網(wǎng)絡(luò)消息接收選項選中，則會接收服務(wù)器端的有新產(chǎn)品的消息。需要更新的內(nèi)容則在更新選項中，啟用報警自動顯示和產(chǎn)品和自動產(chǎn)品更新的選項選中，則在自動年更新產(chǎn)品類型中選中的產(chǎn)品會自動在客戶端顯示更新。SWAN的所有產(chǎn)品都會在自動更新產(chǎn)品類型選擇框中列出，根據(jù)本地的情況選擇需要顯示的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)更新對電腦的顯卡和內(nèi)存要求較高。

在客戶端生成和發(fā)布短臨預(yù)報之前需要對文字產(chǎn)品配置中的發(fā)布單位、發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布方式根據(jù)需要予以修改，點擊需要修改內(nèi)容下方的添加和刪除按鈕可以對發(fā)布單位和簽發(fā)者進行修改，在數(shù)據(jù)設(shè)置中可以對發(fā)布預(yù)報的內(nèi)容模版進行修改，在發(fā)布設(shè)置中可以根據(jù)情況對發(fā)布的方式和保存路徑進行設(shè)置。

3 反射率預(yù)報產(chǎn)品的檢驗

2009-2011年，通過3 a的應(yīng)用，SWAN在黑龍江省氣象臺應(yīng)用穩(wěn)定，為短時臨近預(yù)報提供了有力的技術(shù)支持。但SWAN存在一定的系統(tǒng)偏差，且偏差具有一定的規(guī)律性。SWAN本身提供算法檢驗產(chǎn)品，其主要作用一方面是用于檢驗算法的優(yōu)劣，另一方面是明示預(yù)報員預(yù)報產(chǎn)品在使用時的可信度。在這里主要用1 h反射率預(yù)報檢驗進行分析。

反射率預(yù)報產(chǎn)品是利用COTREC風(fēng)對當(dāng)前雷達三維拼圖給定高度（缺省為3 km）的反射率拼圖（CAPPI）進行未來1 h內(nèi)的平移外推，間隔6 min一個預(yù)報位置（強度假設(shè)不變），分別是 6、12、18、24、30、36、42、48、54、60 min 的預(yù)報產(chǎn)品， 基準(zhǔn)時間是雷達每一次進行體積掃描探測的時間[1]。

1 h反射率預(yù)報檢驗分為是非檢驗和誤差檢驗。是非檢驗主要用命中率POD（判斷漏報），其評判類似于TS評分。誤差檢驗用的指標(biāo)是偏差BIAS、均方根誤差RMSE。對于是非檢驗來說，POD值越大，預(yù)報效果就越好，可信度就越高，對于誤差檢驗，偏差BIAS<1表示預(yù)報比實況總體偏小，>1則表示預(yù)報總體大于實況；RMSE值越小，預(yù)報效果越好，可信度越高。

通過對黑龍江省雷達反射率預(yù)報產(chǎn)品分析，SWAN反射率預(yù)報產(chǎn)品總體的POD隨著預(yù)報的時效延長而呈下降趨勢，其中在30 min的預(yù)報時效中，對15～30 dBz的命中率較高，在0.6～0.9，其次是5～15 dBz的命中率，在0.45～0.82，對于>30 dBz的回波，預(yù)報命中率波動范圍在0.3～0.8，由此可見SWAN對于<45 dBz的反射率預(yù)報雖然隨著時效的延長呈下降趨勢，但60 min以內(nèi)的命中率波動比較規(guī)律，有一定的參考價值，對于>45 dBz的回波，預(yù)報命中率波動比較雜亂，無規(guī)律可循，在預(yù)報中應(yīng)當(dāng)加強主觀預(yù)報訂正（圖1）。

圖1 不同強度回波反射率預(yù)報命中率曲線圖

從誤差檢驗分析來看，SWAN對反射率預(yù)報偏差總體偏大，隨著時效的延長，預(yù)報的誤差逐漸變大，在60 min以內(nèi)變化有一定的規(guī)律，并且BIAS值在1.2以內(nèi)，還有一定的參考價值（圖2），同時表征均方根誤差的RMSE曲線圖也表明，隨著預(yù)報時效的延長，SWAN反射率預(yù)報產(chǎn)品的可信度呈下降趨勢，但其在60 min以內(nèi)的變化具有一定的規(guī)律性可循(圖3)。

圖2 反射率預(yù)報偏差曲線圖

圖3 反射率預(yù)報均方根誤差曲線圖

4 結(jié)論

(1)SWAN在本地化應(yīng)用過程中，需要對資料的路徑、雷達拼圖的站點以及相關(guān)模塊的運行參數(shù)進行相應(yīng)的設(shè)置，才能進行相關(guān)的應(yīng)用。

(2)SWAN的引進，監(jiān)測了全省范圍內(nèi)突發(fā)性、局地性的強對流天氣，并且提供了相應(yīng)的多要素的報警，系統(tǒng)提供的多種產(chǎn)品，為短時臨近預(yù)報提供參考依據(jù)，尤其是在30 min以內(nèi)的產(chǎn)品，有比較高的參考價值，但預(yù)報產(chǎn)品和實況還是存在一些誤差，這些誤差主要依靠預(yù)報員在日常工作中積累經(jīng)驗進行人工訂正，同時隨著SWAN的進一步完善，將研制出一套客觀實用的方法。

[1]胡勝，孫廣鳳，鄭永光，等.臨近預(yù)報系統(tǒng)(SWAN)產(chǎn)品特征及在2010年5月7日廣州強對流過程中的應(yīng)用［J］.廣東氣象，2011,33(3)：11-14.

P459.9

A

1002-252X(2012)02-0017-02

2012-2-1

唐凱（1979-），男，陜西省漢中市人，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科生，工程師.