SWAN在黑龍江省短時臨近預報中應用及產品檢驗

唐 凱，李興權

（黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

SWAN在黑龍江省短時臨近預報中應用及產品檢驗

唐 凱，李興權

（黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

本文針對SWAN本地化應用，分析了雷達數據、資料配置、設置轉換等方面在黑龍江省應用的主要技術手段和方法，并通過3 a的實踐應用進行了預報產品檢驗，得出強天氣過程中SWAN預報產品和實況比較的系統偏差，為其在短時臨近預報中的應用提供參考依據。

SWAN；本地化；產品檢驗

1 引言

災害天氣短時臨近預報業務系統（SWAN）是省級臺站的短時臨近預報平臺。該系統主要側重于短時臨近預報中的強對流天氣監測和1 h以內的臨近預報，具有對災害天氣自動報警、實況監視和分析、風暴追蹤、雷達三維拼圖、三維顯示和分析、定量降水估測（QPE）、定量降水預報（QPF）、反射率因子預報、反演的回波移動矢量（COTREC風）、降水臨近預報和預報實時檢驗、預警信息制作等功能。

系統由服務器端和客戶端組成。服務器端主要執行氣象數據的采集、加工和發送功能，客戶端主要用于顯示SWAN的預報產品以及進行短臨預報的文本發布工作。

2009年引進該平臺以來，進行了本地化改造及運行。本文主要分析SWAN在黑龍江應用過程中的本地化處理與改進，對數據、資料配置、設置轉換的主要技術手段及系統在短時臨近預報業務中的應用及檢驗。

2 SWAN的本地化處理與設置

SWAN是一套在統一平臺下制作的通用軟件系統，應用過程中首先需要本地化處理與改進，要對數據、系統配置及相關模塊的運算參數進行本地化處理及調整。

2.1 SWAN所需數據的本地化處理與設置

SWAN所需數據主要是新一代天氣雷達基數據、中尺度觀測資料和常規天氣資料。雷達基數據使用的是新一代天氣雷達壓縮基數據和雷達PUP產品，常規氣象數據包括Micaps格式的雨量、地面和高空觀測資料，中尺度觀測資料包括自動站、地閃觀測等數據。在路徑配置菜單中配置正確的資料路徑即可，需要注意的是雷達資料路徑的選取只需指向具體雷達站點資料的上級目錄，雷達站點和雷達資料路徑的配置有專門的模塊。

雷達的配置首先根據本省情況在拼圖設置框左側全國雷達列表中，將本省雷達站加入拼圖站點列表中，再將與站點名稱對應的放置BZ2壓縮雷達及數據的文件夾對應，修改站點總數，設定合適拼圖經緯度范圍，使資料應用適用省內情況。

2.2 相關模塊的本地配置

2.2.1 系統運行模式配置

在資料路徑設置正確的條件下，需要對系統運行的環境進行調整設置。運行模式可分為實時模式和回放模式。在一般情況下運行實時模式，在實時模式下可進行產品壓縮和產品歸檔處理，本機IP和發送端口按照系統默認的設置，通知協議選擇SERVEROOT模式進行點對點發送，將需要實時更新顯示SWAN產品的電腦IP加入點對點IP列表中，當SWAN實時運行時有新的產品生成則會自動發送到配置好的客戶端顯示。

回放模式下不能進行產品歸檔處理，其他功能與實時模式相同。

2.2.2 模塊配置的設置

模塊配置菜單中主要對SWAN各個功能模塊進行參數設置，以溫度報警為例進行分析與說明。在模塊列表中選擇需要修改參數的模塊，在右側表框中出現可以修改的參數內容，根據本地的情況進行修改。黑龍江氣溫出現35℃以上的概率不大，因此將高溫溫度的閾值設定為（30，33，37），對應的自動站和加密站站點個數可以設置為（5，3，1），具體的數值可以根據本地情況進行調整，在高溫閾值設定的同時還可以對低溫的報警閾值進行設定，低溫的報警方式和實況氣溫有關，在和前一天的實況進行對比后可以對降溫幅度進行報警，其他模塊的配置方式與溫度報警設置的方法相同，根據本地的天氣特點分別對各模塊進行設置和調試。

2.2.3 客戶終端的設置

SWAN的客戶端界面和Micaps3系統界面很相似，主要是在SWAN配置菜單中設置，首先設置資料和網絡，點擊網絡菜單，網絡端口和服務器端的端口一致，系統默認是45454，將服務器數據路徑設置為存儲SWAN產品的文件夾，或者將服務器產品路徑的文件夾映射為網絡盤，在路徑中填寫映射盤符。如將啟用網絡消息接收選項選中，則會接收服務器端的有新產品的消息。需要更新的內容則在更新選項中，啟用報警自動顯示和產品和自動產品更新的選項選中，則在自動年更新產品類型中選中的產品會自動在客戶端顯示更新。SWAN的所有產品都會在自動更新產品類型選擇框中列出，根據本地的情況選擇需要顯示的產品，數據更新對電腦的顯卡和內存要求較高。

在客戶端生成和發布短臨預報之前需要對文字產品配置中的發布單位、發布內容、發布方式根據需要予以修改，點擊需要修改內容下方的添加和刪除按鈕可以對發布單位和簽發者進行修改，在數據設置中可以對發布預報的內容模版進行修改，在發布設置中可以根據情況對發布的方式和保存路徑進行設置。

3 反射率預報產品的檢驗

2009-2011年，通過3 a的應用，SWAN在黑龍江省氣象臺應用穩定，為短時臨近預報提供了有力的技術支持。但SWAN存在一定的系統偏差，且偏差具有一定的規律性。SWAN本身提供算法檢驗產品，其主要作用一方面是用于檢驗算法的優劣，另一方面是明示預報員預報產品在使用時的可信度。在這里主要用1 h反射率預報檢驗進行分析。

反射率預報產品是利用COTREC風對當前雷達三維拼圖給定高度（缺省為3 km）的反射率拼圖（CAPPI）進行未來1 h內的平移外推，間隔6 min一個預報位置（強度假設不變），分別是 6、12、18、24、30、36、42、48、54、60 min 的預報產品， 基準時間是雷達每一次進行體積掃描探測的時間[1]。

1 h反射率預報檢驗分為是非檢驗和誤差檢驗。是非檢驗主要用命中率POD（判斷漏報），其評判類似于TS評分。誤差檢驗用的指標是偏差BIAS、均方根誤差RMSE。對于是非檢驗來說，POD值越大，預報效果就越好，可信度就越高，對于誤差檢驗，偏差BIAS<1表示預報比實況總體偏小，>1則表示預報總體大于實況；RMSE值越小，預報效果越好，可信度越高。

通過對黑龍江省雷達反射率預報產品分析，SWAN反射率預報產品總體的POD隨著預報的時效延長而呈下降趨勢，其中在30 min的預報時效中，對15～30 dBz的命中率較高，在0.6～0.9，其次是5～15 dBz的命中率，在0.45～0.82，對于>30 dBz的回波，預報命中率波動范圍在0.3～0.8，由此可見SWAN對于<45 dBz的反射率預報雖然隨著時效的延長呈下降趨勢，但60 min以內的命中率波動比較規律，有一定的參考價值，對于>45 dBz的回波，預報命中率波動比較雜亂，無規律可循，在預報中應當加強主觀預報訂正（圖1）。

圖1 不同強度回波反射率預報命中率曲線圖

從誤差檢驗分析來看，SWAN對反射率預報偏差總體偏大，隨著時效的延長，預報的誤差逐漸變大，在60 min以內變化有一定的規律，并且BIAS值在1.2以內，還有一定的參考價值（圖2），同時表征均方根誤差的RMSE曲線圖也表明，隨著預報時效的延長，SWAN反射率預報產品的可信度呈下降趨勢，但其在60 min以內的變化具有一定的規律性可循(圖3)。

圖2 反射率預報偏差曲線圖

圖3 反射率預報均方根誤差曲線圖

4 結論

(1)SWAN在本地化應用過程中，需要對資料的路徑、雷達拼圖的站點以及相關模塊的運行參數進行相應的設置，才能進行相關的應用。

(2)SWAN的引進，監測了全省范圍內突發性、局地性的強對流天氣，并且提供了相應的多要素的報警，系統提供的多種產品，為短時臨近預報提供參考依據，尤其是在30 min以內的產品，有比較高的參考價值，但預報產品和實況還是存在一些誤差，這些誤差主要依靠預報員在日常工作中積累經驗進行人工訂正，同時隨著SWAN的進一步完善，將研制出一套客觀實用的方法。

[1]胡勝，孫廣鳳，鄭永光，等.臨近預報系統(SWAN)產品特征及在2010年5月7日廣州強對流過程中的應用［J］.廣東氣象，2011,33(3)：11-14.

P459.9

A

1002-252X(2012)02-0017-02

2012-2-1

唐凱（1979-），男，陜西省漢中市人，沈陽農業大學，本科生，工程師.