[发明专利]一种数值模式地面2米气温预报产品时间降尺度方法

说明书

本发明属于天气预报技术领域，涉及一种数值模式地面2米气温预报产品时间降尺度方法。本发明利用预报准确率较高的高分辨率数值模式地面2米气温预报产品，对现有较低时间分辨率的数值模式地面2米气温预报产品进行时间降尺度，可以较好地反映气温随天气系统的精细演变特征，生成较为合理的更高时间分辨率更为精细的地面2米气温数值预报产品，同时又保留较低时间分辨率模式自身的预报优势。通过对2020年8‑9月山东省国家级地面观测站ECMWF细网格模式3h气温时间降尺度产品的对比表明，该方法生成的1h地面2米气温预报产品预报准确率高于其他模式产品，既反映了气温的精细变化特征，又保留了ECMWF细网格模式气温预报准确率较高的优势。

技术领域

本发明属于天气预报技术领域，涉及一种数值模式地面2米气温预报产品时间降尺度方法。

背景技术

当前，数值天气预报和资料同化技术飞速发展，对气温和降水等的预报准确率不断提高，数值天气预报已成为天气预报的重要基础和技术支撑。基于各种数值天气预报产品进行订正和释用，地面2米气温等要素客观预报准确率已达到甚至超过预报员人工预报，成为天气预报不可缺少的一部分。目前，天气预报业务上虽然能够实现接收到国内外多种数值预报产品，但不同的数值预报产品准确率有所不同，所提供的产品的时间和空间分辨率也不同，在实际业务应用时，往往需要再次进行时间降尺度处理。比如，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）细网格模式的地面2米气温预报准确率在所有数值预报中准确率最高，但其提供的气温预报产品不够精细，目前只能获取逐3h的气温预报产品。如果想得到逐1h气温精细化预报，传统的时间降尺度方法是进行线性插值。但是,由于地面2米气温具有明显的日变化特征，而采用传统的线性插值的方法不能描述日最高最低气温出现的时间和变化特征；同时，也不能反映3h内气温的精细变化特征。因此，迫切需要有效的地面2米气温时间降尺度方法，能够在较低时间分辨率数值预报产品的基础上，合理生成更高时间分辨率、更为精细的地面2米气温预报产品，为精细化预报业务提供支撑。

发明内容

本发明针对地面2米气温具有明显的日变化特征，而采用传统的线性插值的方法不能描述日最高最低气温出现的时间和变化特征；同时，也不能反应时段内气温的精细变化特征的问题提出一种新型的数值模式地面2米气温预报产品时间降尺度方法。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

（1）获取所有数值模式地面2米气温预报产品

获取(包括从气象CIMISS数据库、大数据云平台、气象数值预报云共享平台、因特网等方式获取数据)研究区域范围内多种数值模式地面2米气温预报产品，包括较低时间分辨率的数值预报产品（以A模式表示）和能够提供更高时间分辨率（如1小时）地面2米气温预报的其他数值预报产品，通过插值技术将不同的数值模式地面2米气温预报产品插值处理到同样的站点或网格点上；

（2）进行不同的数值模式地面2米气温预报准确率检验

以需要进行时间降尺度的较低时间分辨率的数值模式地面2米气温预报产品（以A模式表示）为基础，对所有模式在此时间点上的地面2米气温预报准确率进行检验；根据检验结果，挑选出预报准确率较高且具备更高时间分辨率气温预报产品的模式（以B模式表示）作为时间降尺度的参考模式；

（3）进行地面2米气温预报产品时间降尺度

①找出A模式每两次地面2米气温预报值TA；②找出B模式时间段内所有的地面2米气温预报值TB及预报时次数n+1；③按照B模式在该时段内的地面2米气温变化趋势逐个时间点i（其中，i=1，…，n，n1）对A模式气温预报TA进行时间降尺度，求出A模式在该时段内所有时间点的气温预报值，生成更高时间分辨率的地面2米气温预报产品。具体公式如下：

当TB_(n+1)-TB₁≠0时，

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