基于改进U-Net模型的湖南地区定量降水预报订正试验
周莉1
许霖1
陈鹤1
兰明才1
欧小锋2
周悦3
谢忆南4
肖思晗4
1.气象防灾减灾湖南省重点实验室,湖南 长沙 410118;湖南省气象台,湖南 长沙 4101182.气象防灾减灾湖南省重点实验室,湖南 长沙 4101183.中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,湖北 武汉 430205;中国气象局流域强降水重点开放实验室,湖北 武汉 4302054.邵阳市气象局,湖南 邵阳 422000
摘要：利用2017-2022年汛期(4-9月)湖南省1 912个地面观测站降水实况和欧洲中心中期天气预报一体化预报系统(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts-Integrated Forecasting System,ECMWF-IFS)最优因子集,在一种U型语义分割网络(U-Net模型)基础上结合残差网络和注意力机制网络,构建了逐时降水订正预报模型(SARU),并将模型2023年汛期预报结果与最优TS评分订正法(OTS)以及中国气象局上海数值预报模式系统(CMA-SH9)进行对比.(1)SARU模型整体的晴雨准确率、相关系数(COR)、平均绝对误差(MAE)、偏差(BIAS)分别为0.87、0.17、0.35、0.73,皆优于OTS模型和CMA-SH9模式,尤其在湘中地区,SARU模型对于预报趋势和量级有明显优势,其空报率和漏报率比例基本相当,OTS模型漏报率远超空报率,CMA-SH9则正好相反.(2)SARU模型对于分级降水频次的预报较OTS模型和CMA-SH9模式更接近实况,尤其是20 mm以上降水频次,预报偏少27.29%,远优于OTS模型预报的偏少85.54%和CMA-SH9模式的偏多95.50%.(3)对于小时雨量[5,10)、[10,20)和≥20mm这三个级别的降水,SARU模型TS、命中率(POD)、空报率(FAR)、漏报率(MAR)皆最优,尤其短时强降水,SARU模型较CMA-SH9模式有明显优势,而OTS模型的预报能力则明显不足.(4)湖南存在明显的夜雨特征,夜间时段(北京时02-08时)短时强降水频次明显高于其他时段.SARU模型很好地把握了夜间短时强降水特征,TS在夜间明显升高,尤其是在北京时05时达到峰值(0.07左右),明显优于CMA-SH9模式和OTS模型.
关键词：SARU订正试验U-NetOTS逐小时降水预报夜雨特征
分类号：P435(动力气象学)
资助基金：湖南省自然科学基金项目(2022JJ40214)湖南省气象局重点课题(XQKJ22A005)中国气象局创新发展专项(CXFZ2023J025)中国气象局气象能力提升联合研究专项(23NLTSZ005)全国暴雨研究开放基金项目(BYKJ2024M08)
论文发表日期：2024-12-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 1005-1017 )
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