模式輸出統計預報

模式輸出統計預報

模式輸出統計預報簡稱“MOS預報”,是一種動力統計預報天氣的方法。

這種方法以數值預報變數值作預報因子,以預報時效對應時刻的實際天氣為預報量,是從其相當數量樣本中尋求統計規律、建立統計關係從而建立預報方程的一種常見的天氣預報方法。

中文名稱模式輸出統計預報
英文名稱model output statistic prediction;MOS prediction
定  義根據數值預報輸出的物理量場與實測的氣象要素場建立統計關係的預報方法。
套用學科大氣科學(一級學科),動力氣象學(二級學科)

基本介紹

  • 中文名:模式輸出統計預報
  • 外文名:Model output statistics method
  • 簡稱:MOS預報
定義,發展,預報方法,

定義

MOS預報是一種動力—統計預報方法。是綜合了數值天氣預報方法和數理統計天氣預報各自的優點而建立的一種預報方法。其方法是先根據數值天氣預報得出的形勢場和物理量的預報資料,與氣象要素直接建立統計關係的預報方程。
一般取若干預報變數值作為預報因子,而以預報時的實際天氣或氣象要素作為預報量,並從多年歷史資料選出不同模式的抽樣,由此尋求其間的統計關係和規律,建立相應的回歸方程。作預報時,套用數值預報的結果,將其直接代入方程即可求算出氣象要素的預報值。
其優點是將數理統計預報方法向物理概念和基礎方向發展,使統計預報方程具有明確的物理意義和必然的聯繫,彌補了數值天氣預報模式還不能直接作氣象要素預報的不足,使數理統計預報方法求算的氣象要素值的誤差在一定程度上得以消除和減少。這一預報方法還包括完全預報法、模式輸出統計法等。
我國自70年代起各氣象台站就開始這種方法的研究,目前是天氣預報方法中準確率較好的一種。

發展

美國Glahn和Lowyr在1972年提出MOS預報,它逐步取代完全預報成為美國國家氣象中心的指導預報,最近十二年MOS頂報發展很快,成為許多國家的業務預報方法。
我國MOS方法起步並不晚,上海台1978年引進MOS方法並投入業務使用,吉林1979年利用傳真圖的模式輸出發展了地方MOS方法,該方法適合廣大台站和第三世界套用。國家氣象局1982年決定在廣大台站推廣MOS方法,1982年秋由吉林、江蘇、陝西、廣東四省組成地方MOS科研組,到1983年末全國有器個省、市、自治區不同程度開展了MOS方法或PP(完全預報)方法。我國的地方MOS方法有中國特色,比較注意吸收預報員經驗,並且採用多種統計模型,經實踐證明地方MOS效果較好。
數值預報投入業務預報後,實踐表明數值預報的形勢預報明顯優於主觀預報,1959年Klein提出完全預報方法(PP),這方法是建立在預報量與預報因子的同時統計關係,預報量是將要估計的變數,預報因子是數值預報能輸出,同時有大量歷史天氣圖稍經加工可以得到的量。在建立統計方程時預報量和預報因子都是同時的觀測量,在實際預報時,將此統計關係式套用於數值預報的輸出,從而得到初始時刻24小時、36小時、……之後預報量的估計值。這種方法所以稱作完全預報,是因為假設數值預報完全正確的,而不是指預報方法是完美無缺或完全合適的。
它是由數值預報模式得到某時段的各種變數,以及局地天氣觀測資料和預報量之間建立統計關係式所組成。在套用時,將數值預報模式輸出的變數及局地天氣觀測資料代入方程,就可以得到預報量。按這種方式所建立的預報系統就會自動地考慮數值預報的偏差和不精確性,以及地方性氣候特點。
MOS方法另一個優點是能夠引人許多完全預報方法不易取得的預報因子,如垂直速度、邊界層的風和溫度,三維空氣軌跡等。經過嚴格對比證明MOS預報比完全預報有較高的精度,所以繼美國之後許多國家紛紛以MOS方法代替完全預報方法,MOS方法成為主要的業務預報方法。
美國MOS方法剛投入業務預報,就引起我國的重視,1974年南京氣象學院舉辦的數理統計預報訓練班就介紹了這種方法,中央氣象局氣象科技情報研究所比較注意介紹國外MOS動態,這對我國開展MOS工作起了積極的推動作用。

預報方法

地方MOS時採用聚類分析等分類提高MOS質量。預報的步驟為:
  1. 選擇因子:預報對象確定以後,可從現有數值預報模式輸出的形勢預報和物理量預報等產品的歷史資料中篩選出物理意義明確、與預報對象相關係數高的預報因子。
  2. 建立方程:MOS方程一般採用回歸方程,其形式為:
3.找出預報判據:預報值Yc值的確定主要考慮計算值Y對歷史資料的擬合情況。
模式輸出統計預報
4. 做出預報:將數值預報模式輸出的形勢預報和物理量預報等產品因子代入方程,求出Y,比較Y與Yc,做出預報。

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