[发明专利]一种水文气象集合预报偏差及可靠度的判别方法及系统

说明书

本发明涉及水文预报分析技术领域，提出一种水文气象集合预报偏差及可靠度的判别方法及系统，其中包括以下步骤：获取水文气象集合预报降水数据及对应的观测降水数据；对预报降水数据及对应的观测降水数据进行预处理，得到目标空间区域内且时间维度对齐的预报降水数据和观测降水数据；基于自举法对经过预处理的预报降水数据和观测降水数据进行均值齐性检验：若检验判断二者均值相等，则预报无系统偏差；否则预报存在系统偏差，判断为低可靠度预报；对于无系统偏差的预报，基于自举法对所述预报降水数据和观测降水数据进行方差齐性检验：若检验判断二者方差相等，则判断为高可靠度预报；否则判断为低可靠度预报。

技术领域

本发明涉及水文预报分析技术领域，更具体地，涉及一种水文气象集合预报偏差及可靠度的判别方法及系统。

背景技术

水文气象集合预报是根据已知大气运动状态等因素，将大气作为研究的客体，对未来的某一区域内的大气情况进行预报。水文气象集合预报特别是降水预报，作为各个水文模型的输入数据，是气象水文研究中的重要一环。由于数值天气预报模式不能完美地描述真实的大气的混沌运动，为了描述大气状态的不确定性，人们将不同的初始条件，边界条件，参数设定等模式集合起来，形成了集合预报。然而，集合预报仍然存在模式和集合形成相关的缺点，比如模式物理不完善、初始条件和区域集合边界条件的不准确等。想要衡量一个集合预测的质量，既需要衡量集合预报的系统误差，包括集合整体平均水平和观测降水数据的差异，也需要衡量集合预报的可靠性，即不同集合成员的预报能力。因此，建立一个通用的检测判别水文气象集合预报的质量和分类的方法尤为重要。

在进行集合预报的质量分类时，需要判别两个分布总体的均值和方差是否存在统计差异。目前传统的统计检验方法对总体分布有较高的要求，例如对于均值齐性检验需要样本总体服从正态分布，由此对于样本的大小也有相应的要求，这极大地影响了水文气象集合预报偏差及可靠度的判别工作效率。

发明内容

本发明为克服在进行集合预报的质量分类时对样本总体分布有较高要求，导致影响预报偏差及可靠度的判别工作效率的缺陷，提供一种水文气象集合预报偏差及可靠度的判别方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种水文气象集合预报偏差及可靠度的判别方法，包括以下步骤：

S1、获取水文气象集合预报降水数据及对应的观测降水数据；

S2、对预报降水数据及对应的观测降水数据进行预处理，得到目标空间区域内且时间维度对齐的预报降水数据和观测降水数据；

S3、基于自举法对经过预处理的预报降水数据和观测降水数据进行均值齐性检验：若检验判断二者均值相等，则判断预报无系统偏差；否则判断预报存在系统偏差；

对于无系统偏差的预报，基于自举法对所述预报降水数据和观测降水数据进行方差齐性检验：若检验判断二者方差相等，则判断为高可靠度预报；否则判断为低可靠度预报。

进一步地，本发明还包括一种水文气象集合预报偏差及可靠度的判别系统，应用上述任一方案提出的水文气象集合预报偏差及可靠度的判别方法，其中包括：数据采集模块、数据预处理模块、均值齐性检验模块和方差齐性检验模块。

其中，数据采集模块用于获取水文气象集合预报降水数据及对应的观测降水数据。数据预处理模块，用于对预报降水数据及对应的观测降水数据进行预处理，得到目标空间区域内且时间维度对齐的预报降水数据和观测降水数据。均值齐性检验模块用于基于自举法对经过预处理的预报降水数据和观测降水数据进行均值齐性检验：若检验判断二者均值相等，则输出预报无系统偏差的判断结果；否则输出预报存在系统偏差的判断结果。方差齐性检验模块用于基于自举法对判断为无系统偏差的预报的预报降水数据和观测降水数据进行方差齐性检验：若检验判断二者方差相等，则判断为高可靠度预报；否则判断为低可靠度预报。