短时临近预报系统总体技术方案.doc

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西南民航短临天气预报系统建设方案

北京风云新天地信息科技有限公司

二〇一五年一月

目录

TOC\o1-3\h\z\u1、建设目标和内容 1

2、系统组成和功能 1

3主要功能设计和技术实现途径 4

3.1基于雷达观测的短临预报子系统 4

3.1.1子系统简介 4

3.1.2雷达基数据的质量控制算法 6

3.1.3X或C波段雷达衰减订正 13

3.1.4风场反演技术 15

3.1.5对流识别技术 27

3.1.6雷达拼图组网技术 29

3.1.7功能及产品展示 32

3.2快速更新循环同化天气预报子系统 40

3.2.1资料同化和雷达资料处理方案 42

资料同化方法 43

3.2.2实时预报脚本使用说明 54

3.2.4检验方法与指标 56

3.3西南区域短临数值模式预报子系统 56

3.3.1子系统简介 56

3.3.2系统运行环境 57

3.3.3系统建设方案 57

3.3.4多源观探测数据的融合技术 63

3.3.5检验方法与指标 69

3.4预报产品生成及解释应用 71

3.4.1子系统简介 71

3.4.2子系统输入输出信息（产品） 71

3.4.3子系统方案 74

3.5人机交互显示软件子系统 89

3.5.1子系统简介 89

3.5.2子系统组成 90

3.5.3具备功能 91

3.5.4技术方案 93

1、建设目标和内容

短临预报目的之一是解决0~6小时的对流系统的移动、生消以及与其相关可能的灾害性预报。中小尺度系统诸如雷暴的生命史一般只能维持几小时；中尺度对流系统如中尺度对流复合体一般持续6小时或以上。这些系统的预报一直是国际前沿科学问题，也是预报难题。短临预报的准确性直接影响交通调度，对航空部门尤为重要。

目前国际上主要通行的做法可以分为3类：一是基于雷达观测外推，由于系统生消等因素，其主要是解决0~2小时的预报；二是同化雷达、卫星资料，利用高分辨数值模式实现快速更新分析与预报；三是通过雷达、卫星观测与高分辨数值模式融合，以提高模式前2小时的预报精度。

短临天气预报系统将是西南民航气象业务信息系统的重要组成部分，是面向气象中心和机场气象台开展短时临近天气预报业务的支持平台，主要担负中小尺度天气预报、航空危险天气监测告警、短时临近航空天气预报产品人机交互制作等任务。

短临天气预报系统主要建设内容包括：基于雷达观测的短临预报子系统、西南区域数值模式预报子系统、快速更新循环同化天气预报子系统、预报产品生成及解释应用子系统和人机交互显示软件子系统。系统软件研制时按功能模块划分统一研制，系统建设时按功能模块分级灵活部署。

2、系统组成和功能

短临天气预报系统由基于雷达观测的短临预报、区域数值天气预报、快速更新循环同化天气预报系统、预报产品生成及解释应用和人机交互显示软件等子系统组成，如图1所示。

图1短临天气预报系统硬件、软件组成示意图

系统主要功能：

（1）基于雷达观测的短临预报子系统（重庆、贵阳、昆明）

基于机场单站多普勒天气雷达资料，开发雷达资料多屏显示功能、天气雷达水平和垂直剖面混合显示功能；生成雷达拼图产品、反演风场、对流单体识别与追踪、雷达估测降水及外推预报产品、不同高度层反射率三维产品绘制、反射率三维视图、冰雹识别、反演的VAD廓线等。使系统具备定量识别雷暴等航空危险天气，提供雷暴云团的分布范围、中心位置、强度、发展高度等特征参数；提供雷达探测范围内的强对流云团0～2小时外推预报产品，包括雷暴云团的移速、移向、发展趋势以及预报时效内的强度和分布区域。

（2）快速更新循环同化天气预报子系统（成都）

采用循环预报技术，进行模式热启动，实现小范围每天8次的水平3km分辨率的未来24小时的航空危险天气快速更新循环预报制作，并使用先进的混合数据同化方案实现多源观探测资料的同化应用，进一步提高模型的短临预报效果，为气象人员及时提供有较大价值的气象分析和预报产品。

（3）区域短临数值天气预报子系统（成都）

基于ADASv5.3.3同化系统和WRFv3.5.1建立西南区域数值预报模式系统，每日4次，提供未来72小时逐小时9km水平分辨率的区域大气物理量和航空危险天气要素预报结果。基于ADAS系统融合FY2E静止气象卫星、多普勒雷达基数据及其它观测数据，有效缓解模式初期的SPIN-UP问题，改善模式初始场质量，提高模型短临预报效果。

（4）预报产品生成及解释应用子系统（重庆、贵阳、昆明）

基于区域数值天气预报子系统和快速更新循环同化天气预报子系统的数值预报结果，使用线性或对数气压线性垂