雷达与数值模式融合的短时强对流预警技术
发布日期：2021-04-06 09:27
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成果登记表
| 成果名称 | 雷达与数值模式融合的短时强对流预警技术 | |||
| 成果登记号 | 知识产权 | |||
| 完成单位 | ||||
| 序号 | 单位名称 | 通讯地址 | ||
| 1 | 浙江省气象台 | 杭州市滨江区国慷街256号—浙江气象防灾减灾中心—1016室 | ||
| 2 | 浙江省气象科学研究所 | 杭州市钱江路139号 | ||
| 3 | 浙江大学 | 浙江省杭州市余杭塘866号 | ||
| 4 | 南京大学 | 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号 | ||
| 5 | 浙江省气象服务中心 | 杭州市滨江区国慷路256号浙江省气象防灾减灾中心 | ||
| 6 | 浙江省气象信息网络中心 | 杭州市滨江区国慷路256号浙江省气象防灾减灾中心 | ||
| 7 | 中国气象科学研究院 | 北京市海淀区中关村南大街46号 | ||
| 完成人 | ||||
| 序号 | 姓名 | 工作单位 | 对成果的贡献 | |
| 1 | 赵放 | 浙江省气象台 | 主持人 | |
| 2 | 潘劲松 | 浙江省气象局 | 项目总体设计 | |
| 3 | 陈列 | 浙江省气象台 | 系统平台建设 | |
| 4 | 李文娟 | 浙江省气象台 | 短临机器学习技术方法研究 | |
| 5 | 孔照林 | 缙云气象局 | 降水相态判别技术研究 | |
| 6 | 黄娟 | 浙江省气象台 | 预报检验技术研究 | |
| 7 | 赵璐 | 浙江省气象台 | 强对流潜势预报技术研究 | |
| 8 | 董美莹 | 浙江省气象科学研究所 | 数值预报模式研究 | |
| 9 | 杨明 | 浙江省气象信息网络中心 | 气象信息技术研究 | |
| 10 | 李建 | 浙江省气象服务中心 | APP软件开发应用 | |
| 11 | 陈锋 | 浙江省气象科学研究所 | 数值模式开发应用 | |
| 12 | 勾亚彬 | 杭州市气象局 | 双偏振雷达应用技术开发 | |
| 13 | 韩颂雨 | 浙江省气象信息网络中心 | 气象信息技术研究 | |
| 14 | 朱佩君 | 浙江大学 | 气候数值模拟研究 | |
| 15 | 黄旋旋 | 浙江省气象台 | 双偏振雷达应用技术开发 | |
| 16 | 杨正玮 | 南京大学 | 强对流观测与雷达标定 | |
| 17 | 王红艳 | 中国气象科学研究院 | 雷达组网三维风场反演 | |
| 成果公报内容（成果简介、创新突破点、同行认可、引用情况、应用情况等） | ||||
| 我省地处东南沿海，强对流频发且气候路径具有国内少有的东西双向移动特点，根据强对流天气的高时效性、高局地性特点和社会需求，以及当今短临预报的最新发展趋势，以基于雷达等多源资料的强对流监测分析技术，并结合具有快速更新同化的分辨率中尺度数值模式输出，开展雷达和模式相融合的（统计＋动力释用）0-6h强对流天气预报技术的研究。在国内率先研究并建立了一套基于雷达与模式融合的省市县一体化可交互的强对流天气预报预警技术和运行平台。 1、雷达和数值模式融合技术研究。以数值预报为背景场改进光流法外推；设计集优组合的融合方法：在光流法外推技术基础上做反射率融合预报；研发格点化、数字化滚动更新的分种类强对流监测预报预警技术。 2 、构建强对流监测预报预警信息库。包括雷达、风廓线雷达、卫星和自动站、闪电监测仪、模式产品等实时数据：分季节分类型强对流个例库、网格化预警阈值库、气候概率统计库。 3 、建立强对流分类型监测预警模型。根据多源探测资料综合监测识别、数值预报对流指数与温度廓线、概率统计等作类别判别、以配料法为基础构建模糊逻辑算法的分种类强对流监测预警指标和预报模型。 4 、双偏振雷达定量降水估测及强对流识别。中气旋、风切变、强回波识别与追踪技术开发；雷达联合自动站与卫星资料的降水估测 、降水粒子相态判别 。 5 、强对流检验评估技术。构建常规方法和SAL（强度 、离散度 、形状）检验评估。 6 、研制浙江省市县一体化强对流短临监测预报预警平台，具有三级监测预警状态的实时监控、交互、响应等预报预警与服务的技术方法。 合同规定研发任务： 研发以实现0-6小时浙江省分类型强对流定量化、客观化、网格化预报、检验评估能力业务化建设为目标任务，针对浙江气象服务对象种类日益增多、沿海与山区等地区性差异较大，建立定量化网格化强对流监测与预报预警技术及省市县可交互的预警系统、建立强对流指标库和强对流天气客观诊断分析方法和评估检验等是研究的难点。 主要技术经济指标： ①建立适用我省的分种类、高频次、高分辨率的格点化强对流预报技术，雷达、自动站、闪电定位等资料的强对流综合监测技术，以及数值预报为背景场的融合预报关键技术。目前0-6小时预报技术支撑最为薄弱，这些技术可直接应用于强对流短临预报业务，并达到国内先进或以上水平。 ②基于雷达监测识别的产品水平分辨率为1公里：数值预报雷达资料同化系统的分析产品水平分辨率为3公里，预报产品为1公里；实现强对流短临分种类（强降水、雷雨大风、冰雹等）预报，预报产品准确率在现有未同化雷达资料的预报模式系统和现有强对流识别产品基础上提高3-5%。 ③建立完成浙江省市县一体化分类型强对流预报预警业务平台，预报时效0-6小时、滚动输出10分钟、降水预报间隔10分钟、雷暴大风、冰雹预报间隔1小时，对流潜势预报24小时。 ④基于手机客户端实现精准的基于位置的突发强对流预警，实现20万条／秒的突发强对流预警信息共享发送速率；收集汇总用户上传的突发强对流灾害实况图片、视频资料建立强对流观测资料的二级数据库 。 ⑤培养监测分析、短临预报方法等方面的技术人员5-8名。在国内外刊物上发表论文3-5篇。申请软件著作权2项、申报专利1项。 关键技术及创新点： 1、针对当前国内强天气监测和预报的科技支撑薄弱环节，建立基于雷达与数值预报融合的高时空分辨的分类型强对流监测预报预警技术；建立具有浙江地理特征与气候概率的强对流天气潜势预报释用技术。 2、多源资料、动态分类指标的提取方法及判别技术。总结和统计不同天气形势环境下的对流发生条件，利用非参数核密度估计法统计大尺度环境指标的概率密度分布，分别提取预报参数指标、识别属性。 3、以数值预报背景场改进光流法外推；设计集优融合方法；在外推基础上作反射率融合预报，利用模式预报结果，发展动态权重融合法和趋势演变叠加法的降水与强对流的Blending融合技术。 4、以新一代雷达、双偏振雷达联合自动站及卫星资料作三源降水估测、相态识别技术。 成果应用情况： 建立并实现省市县强对流短临一体化业务平台；实时提供1*1公里分辨率、10分钟滚动更新的强降水、冰雹、雷暴大风等产品，为浙江智慧气象APP等客户端、浙江智能网格预报等提供网格化的预报产品与支撑。 | ||||
| 评价（鉴定、验收）委员会名单 | ||||
| 序号 | 姓名 | 单位 | 专业领域 | 职称 |
| 1 | 樊高峰 | 浙江省气候中心 | 气象灾害评估及风险区划 | 正高 |
| 2 | 罗国清 | 杭州电子科技大学 | 研究领域涉及射频、微波 | 正高 |
| 3 | 张翼 | 浙江师范大学 | 对非线性科学的有关问题进行研究 | 正高 |
| 4 | 张长江 | 浙江师范大学 | 图像去噪、增强、分割 | 正高 |
| 5 | 钱燕珍 | 宁波市气象局 | 台风天气预报及灾害影响评估 | 正高 |
| 6 | 张赛萍 | 浙江天惠会计师事务所 | 会计 | 副高 |
| 7 | 孔祥乐 | 浙江正信永浩联合会计事务所 | 会计 | 副高 |
| 组织评价单位:浙江省科技厅 | ||||
| 评价（鉴定、验收）意见 | ||||
| 2021年1月21日，省科技厅组织专家对浙江省气象台承担的省重点研发计划项目“雷达与数值模式融合的短时强对流预警技术”（计划编号：2017C03035）进行了会议验收。验收组审阅了相关材料，听取了项目组的工作总结、技术总结、专项审计、检测、用户等报告，经质询、讨论，形成验收意见如下： 一、提供的验收资料齐全、规范，符合验收要求。 二、项目在深入分析浙江强对流天气背景、大气环流分型、突发强对流天气的物理机制基础上，应用强对流天气构成要素、机器学习与极端天气指数等技术方法，研发了浙江强对流天气辨识模型、预报指标和潜势预报技术；研制了基于雷达、卫星、闪电定位仪等多源资料的强对流综合监测技术以及数值预报为背景场的融合预报技术；开发了数值预报雷达资料同化系统，实现了强降水、雷雨大风、冰雹等强对流短临分类预报；开发了0-6小时分类型、高频次、高分辨率的定量化、客观化、网格化的强对流天气预报预警、实时检验评估等产品；研发完成省市县一体化交互式分类强对流预报预警平台和基于手机客户端APP，实现了基于位置的突发强对流预警功能及实况和灾情收集功能。所研发的系统基本实现了浙江省强对流天气短时临近监测预报预警从定性到定量的转变，提升了中尺度天气的监测预警、防灾避灾和应急管理等能力。 三、项目开发建设的系统平台，经浙江省电子信息产品检验研究院鉴定测试（报告编号：20BJ0004），符合合同书的要求，经用户使用，反映良好。 四、项目组发表论文36篇，论著出版1部，申报专利2项，登记软件著作权5项，取得部门认定研发技术成果10项，培养技术人员9名。 五、项目预算总经费300万元，其中省财政科技经费300万元，经浙江浙经天策会计师事务所有限公司专项审计（浙经天策专审字[2020]第403号），截止2020年03月31日，该项目省财政科技经费审计认定支出196.40万元，结余103.60万元，扣除应付未付支出44.96万元后净结余58.64万元，经费使用基本合理。 验收组一致认为，该项目已完成了项目合同书规定的主要内容和任务，同意通过验收。 | ||||
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