SWAN定量降水预报在几次降水过程中的应用检验
地面观测资料及SWAN短时临近预报系统在一次短时强降水天气中的运用
地面观测资料及SWAN短时临近预报系统在一次短时强降水天气中的应用江华群1骆云峰2李卫萍1（1余干县气象局江西上饶 335100 2江西德兴市气象局江西上饶 334200）摘要：本文利用SWAN系统提供的组合反射率、垂直液态含水量、闪电、回波顶高和雷达报警产品，结合地面自动站观测资料地面温度、地面风场和本站气压资料对发生在2011年9月9日午后到夜间的强降水过程进行分析。
结果表明：（1）对于不稳定区域持续较低气压值，可能有较强对流发生；（2）强降水天气发生前，地面出现温度中心，有较明显的温度对比，有利地面中尺度辐合系统的形成、发展与维持；（3）雷达反射率因子增强、停留，速度图中辐合辐散、逆风区的出现以及地面中尺度辐合系统的发展与维持与强降水的形成、维持、减弱关系密切；（4）最强核心发展高度较低、接地，表明强回波以强降水天气为主。
关键词：地面观测资料 SWAN 短时强降水1 引言江西省上饶市地处江西省东北部，居于闽、浙、皖、赣四省结合部，地形复杂，以丘陵山地为主。
其东邻浙江，南连武夷山脉，天气时常具有明显的局地性特征，是江西暴雨中心之一。
2011年9月9日下午到晚上，上饶南部的玉山、广丰、横峰、弋阳等地出现了一次明显的局地强降水过程，从下午17-23时，玉山3站4点、广丰6站5点、上饶县6站6点先后出现短时强降水，其中玉山国家基准站小时内出现2次强降水。
本文利用常规资料、物理量诊断以及多普勒雷达产品对这次强对流天气过程进行了天气学分析，揭示了主要的物理量变化及雷达回波特征与短时强降水之间的关系，以期对县级台站预报业务有所帮助。
玉山广丰横峰弋阳上饶县三清山图1 9月9日15～03时12小时单站最大降水量（单位：毫米）2 强对流天气发生条件综合分析从08时、20时天气图上看，对流层中高层为副高控制区（图略），低层850hpa以下有冷空气侵入，其中上饶受暖舌控制，西侧则受较强冷平流影响，低层冷空气强烈抬升其前方暖空气，而发生强对流天气，期间，地面中尺度涡旋一直维持，动力抬升条件较好。
SWAN中定量降水估测和预报产品的检验与误差分析
(1. Key Laboratory of Agrometeorological Ensuring and Applied Technique, China Meteorological Administration, Zhengzhou 450003; 2. Henan Meteorological Observatory, Zhengzhou 450000;3. Zhumadian Meteorological Office, Zhumadian 463000)
Abstract：Based on the precipitation data from intensive regional automatic weather stations and data from 6 new generation weather radars in Henan from May to September during 2010-2011, error distribution of the Quantitative Precipitation Estimation (QPE) and Quantitative Precipitation Forecast (QPF) from SWAN in severe short-range precipitation in Henan are analyzed by point to point statistical test methods, and then the differences between QPE and QPF in the regional and local precipitation processes and direct cause to produce error are discussed. The results show the following. (1) Both QPE and QPF perform well for rainfall less than 10 mm·h-1. QPE performs best in southwestern and northern Henan, while QPF performs best in central Henan. The estimation of QPE is typically greater than the observation. QPF is slightly larger than the observation when the hourly rainfall is less than 20 mm, but it is less than the observation for heavier precipitation, especially in western and southern Henan. (2) Both QPE and QPF perform better in regional precipitation than in local precipitation. (3) In regional precipitation, QPE performs well in estimation of both the range and location of the precipitation center, and the estimation of QPE is slightly greater than the observation. QPF shows a slight deviation to predict the position of precipitation center and shows a smaller central intensity than observation. Key words：SWAN; QPE; QPF; error analysis
SWAN在短时临近预报中的应用与检验
SWAN在短时临近预报中的应用与检验随着气象科技的发展，人类对天气预报的准确性要求越来越高。
短时临近预报是指对未来6小时内天气变化进行预测，准确的短时临近预报对于减灾防灾、农业生产和城市管理等方面都具有重要意义。
而海洋波浪预报在短时临近预报中也发挥着重要作用，其中SWAN（Spectral Wave Model）是目前应用最广泛、效果最好的海洋波浪数值预报模型之一。
本文将对SWAN在短时临近预报中的应用与检验进行探讨。
SWAN是由荷兰国家水文部门开发的一种基于频谱方法的海洋波浪数值模型，可以对海洋波浪的形态和能量进行准确预报。
在短时临近预报中，SWAN可以通过实时获取海洋风场、潮汐等数据，结合数值模型计算，提供未来6小时内的波浪高度、波浪周期等预报信息。
这些信息对于海上作业、海上交通和海洋灾害防范等具有重要意义。
SWAN在短时临近预报中的应用主要体现在以下几个方面：一、海上作业安全保障对于海上石油勘探、海上风电等海上作业来说，波浪的高度和周期对于作业平台的安全具有决定性影响。
SWAN可以准确预报未来数小时内海上波浪的情况，使作业人员可以提前做好准备，采取相应的安全措施，保证海上作业的安全进行。
二、海上交通管理航运是全球贸易的重要方式，而波浪对船舶航行速度、航线选择等都有很大的影响。
通过SWAN的短时临近预报，船舶可以提前了解未来数小时内的海况，并根据预报信息做出相应的航行决策，以确保航行安全和航程效率。
三、海洋灾害防范海洋灾害如飓风、台风、暴雨等天气现象会对海洋交通、海岛居民、海上作业等造成较大影响。
SWAN可以在短时临近预报中提供海浪高度、波浪周期等信息，有助于相关部门提前准备，采取相应的防范措施，减少灾害带来的损失。
而SWAN模型的应用效果也得到了广泛的检验和认可。
通过与实测数据和其他数值模型的对比，SWAN在短时临近预报中的准确性和稳定性得到了验证。
在多次实际应用中，SWAN 的预报误差被控制在可接受的范围内，得到了用户的广泛认可。
SWAN在短时临近预报中的应用与检验
SWAN在短时临近预报中的应用与检验随着气象科技的不断发展，气象预报技术也在不断进步。
短时临近预报在各个领域都有着重要的应用价值，特别是在海洋工程、海岸防护和海上作业等方面，短时临近预报的准确性对人员和设施的安全起着至关重要的作用。
而在短时临近预报中，SWAN模型是一种广泛使用的数值模型，它在海洋波浪预报中具有重要的应用价值，并且也经过了广泛的检验与验证。
本文将重点介绍SWAN在短时临近预报中的应用与检验。
SWAN是Spectral WAVE模型的简称，是由代表波浪场的频谱形式所组成的数值模型。
SWAN模型旨在模拟自由海洋和潮汐浅水区域中的波动。
SWAN使用迭代方法求解模型方程，将模型区域分成网格，通过数值计算方法模拟波浪的传播和变形过程。
SWAN模型以其良好的稳定性、准确性和可靠性在波浪预报领域广泛应用，被视为目前较为成熟和完善的海洋波浪数值模型之一。
SWAN在短时临近预报中的应用具有重要的意义。
在海洋工程中，波浪对海上设施和工程设备的影响巨大，因此需要对波浪进行短时临近预报，及时采取措施加强设施的稳定性。
在海岸防护中，短时临近预报可以及时通知海岸边防护措施的调整，保护沿海地区的生命财产安全。
在海上作业中，特别是在海上石油开采和海上风电等领域，短时临近预报可以帮助作业人员做好安全防范措施，减少事故发生的可能性。
SWAN模型在短时临近预报中的应用主要体现在以下几个方面：第一，SWAN模型可以对未来数小时乃至数天内的波浪进行准确预报。
SWAN模型通过模拟波浪的传播和变形过程，可以实时获取海域中波浪的参数，包括波高、波向和周期等。
通过将SWAN模型与实时观测数据相结合，可以对未来数小时内的波浪情况进行相对精确的预报，帮助相关部门做好应对措施。
第二，SWAN模型可以针对具体的海域和环境进行精细化的预报。
由于不同海域的地形、风速和海流等条件不同，波浪的传播和变形也会受到不同程度的影响。
SWAN模型可以根据实际情况对不同海域进行精细化的预报，为相关部门提供更准确的预警信息。
SWAN系统雷达定量降水估测产品在江西的应用
SWAN系统雷达定量降水估测产品在江西的应用李俊;支树林;郭艳;张瑛;盛志军;洪浩源;王欢【摘要】利用SWAN1.0系统对江西省2010年1-7月的25次降水过程进行反算.结果表明,雷达定量降水估测(QPE)产品在江西省的主汛期(4-7月)应用效果要好于非主汛期,QPE产品的1h雨量值比实际观测值要小,偏差大约20％；对3块小流域的QPE检验,其中2块小流域的QPE产品误差与全省范围的误差差别很小,QPE对小流域短时中阵雨以上量级的降水具有较高可靠性.依据检验工作的结果,开发出的QPE修正产品可以作为江西省短时临近天气预报业务使用.【期刊名称】《气象与减灾研究》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】6页(P61-66)【关键词】SWAN系统;QPE;效果检验【作者】李俊;支树林;郭艳;张瑛;盛志军;洪浩源;王欢【作者单位】江西省气象台,江西南昌330046;江西省气象台,江西南昌330046;江西省气象台,江西南昌330046;江西省气象台,江西南昌330046;江西省气象台,江西南昌330046;江西省气象台,江西南昌330046;江西省气象台,江西南昌330046【正文语种】中文【中图分类】P426.6SWAN系统是一套国家级灾害性天气短时临近预报业务系统［1-2］。
该系统利用雷达、自动站、卫星和数值预报模式等资料，重点对短时强降水和强对流天气进行有效监测、报警和短时临近预报（1 h），同时兼顾一些常规灾害性天气现象的实时监测和报警。
江西省气象台在2010年6月，将SWAN1.0系统投入业务使用，其雷达定量降水估测（QPE）产品对于强降水的监测与预警有重要的指导作用。
江西省的短临预报业务已开展多年，在利用SA、SC型多普勒天气雷达预报和监测强对流方面做了大量工作，取得了较好的效果［3－6］。
雷达定量估算降水［7-8］，是近几年江西省短临预报预警业务的一个工作重点。
徐继延等［9］利用南昌多普勒雷达对抚州地区降水进行过估算试验，但是他们的工作针对区域较小，检验样本数量略有不足，没有针对江西全省范围进行估算，也没有投入业务使用。
SWAN在短时临近预报中的应用与检验
SWAN在短时临近预报中的应用与检验近年来，随着气象预报技术的飞速发展，短时临近预报成为了一种非常关键的气象预报手段。
为了提高短时临近预报的准确性，许多新的预报方法被提出并得到了广泛的应用。
其中，SWAN方法是一种被广泛应用的物理波浪模型，尤其是用于分析和预报海浪和涌浪的特性。
SWAN是Spectral Wave Analysis for Nearshore模型的缩写，其最初是由荷兰Delft水文研究所开发的。
随着时间的推移和技术的进步，SWAN发展成为了一种相对完整并且成熟的模型，被广泛应用于海洋工程、海岸防护、海上作业等领域，也为海洋预报和气象预报提供了重要的支持。
SWAN方法基于谱分析理论，可以使预报结果更加准确，同时也可以更好地解析不同频率、不同方向的波浪。
SWAN可以同时处理海浪的传播、衰减、反射、折射以及干涉等复杂过程。
SWAN还可以预测海浪能谱和波高时间序列等重要参数，帮助预报人员更加准确地了解海面环境的变化。
SWAN的应用广泛，尤其是在短时临近预报中的应用，可以提高预报准确性，有助于提高气象预报的水平。
SWAN可以被广泛应用于不同区域、不同季节的较短时间内海浪和涌浪的预报。
利用SWAN，预报人员可以对海浪变化进行实时监测，对海洋环境变化做出及时响应。
此外，SWAN还可以被应用于海洋工程、海岸防护等领域，帮助工程人员更好地设计、规划和实施相关工程。
为了验证SWAN方法在短时临近预报中的可靠性，需要进行检验和验证。
在SWAN方法的检验和验证中，通常会使用一些统计分析和比较分析的方法，比如误差分析、回归分析、相关系数分析等方法。
通过比较预报结果和实测数据，可以验证预报方法的准确性和可靠性，并对方法进行不断改进。
总之，SWAN是一种广泛应用于短时临近预报中的物理波浪模型，可以帮助预报人员更加准确地预测海浪和涌浪等重要参数，提高短时临近预报的准确性。
同时，SWAN还可以被应用于多个领域，为海洋工程、海岸防护等领域提供重要的支持。
SWAN在短时临近预报中的应用与检验
SWAN在短时临近预报中的应用与检验近年来，随着气象科学的不断发展，短时临近预报在防灾减灾工作中扮演着越来越重要的角色。
短时临近预报是指对未来数小时内天气、气温、降水等气象要素进行预测和预警，为人们的日常生活和生产活动提供重要参考。
而SWAN（Simulating WAves Nearshore）模型是一种专门用于模拟近岸波浪的数值模型，同时也可以辅助短时临近预报工作。
那么，SWAN在短时临近预报中的应用与检验有哪些呢？本文将重点对此进行探讨。
1. SWAN模型简介SWAN模型是一种广泛应用于波浪研究领域的数值模型，它是由荷兰国家水利部（Rijkswaterstaat）和达尔夫特理工大学（Delft University of Technology）联合开发的，旨在模拟近岸波浪的变化和传播过程。
SWAN模型采用谱方法和随机斜率均衡方程，可以对各种条件下的波浪场进行较为准确的模拟和预报。
基于其良好的模拟效果和广泛的应用价值，SWAN模型在海洋工程、海岸工程、气象预报等领域都有着重要的作用。
在短时临近预报中，波浪是一个重要的气象要素，特别是对于海上作业、海上交通以及沿海地区的防灾减灾工作来说，准确的波浪预报至关重要。
SWAN模型可以提供对未来数小时内波浪场的预测，为相关行业和部门提供决策支持。
具体来说，SWAN在短时临近预报中的应用主要体现在以下几个方面：（1）海上作业支持：钻井平台、海洋风电、船舶等海上作业需要关注未来数小时内的波浪情况，以便做出相应的调整和安排。
SWAN模型可以提供准确的短时波浪预报，帮助相关单位合理安排作业时间和地点，降低风险。
（2）海上交通安全：对于船舶来说，短时波浪预报可以帮助船员选择最佳航线和航行时间，避开恶劣的海况，保障航行安全。
对于港口和海域管理部门来说，短时波浪预报也可以提供重要的参考，帮助他们合理安排船舶靠泊和作业。
（3）沿海地区防灾减灾：对于沿海地区而言，短时波浪预报对于防洪防涝和海岸防护至关重要。
SWAN在黑龙江省短时临近预报中应用及产品检验
修 改 参 数 的模 块 ， 右 侧 表 框 中 出现 可 以修 改 的 参 数 内容 ， 在 根 据 本 地 的 情 况 进 行 修 改 。黑 龙 江气 温 出现 ３ ５℃ 以上 的 概率 不
Ｓ Ｎ 所 需 数 据 主 要 是 新 一 代 天 气 雷 达基 数 据 、 中 尺 度 大 ， 此 将 高 温 温 度 的 阈值 设 定 为 （０ ３ ，７ ， 应 的 自动 站 ＷＡ 因 ３ ，３ ３ ）对 观 测 资 料 和 常 规 天 气 资 料 。 雷 达 基 数 据 使 用 的 是 新 一 代 天 气 和 加 密 站 站 点 个 数 可 以设 置 为 （ ， ，）具 体 的 数 值 可 以根 据 ５３１ ，
示 Ｓ ＷＡＮ 产 品 的 电脑 Ｉ Ｐ加 入 点 对 点 Ｉ Ｐ列 表 中 ．当 Ｓ ＷＡＮ实
２０ ０ ９年 引 进 该 平 台 以 来 ， 行 了本 地 化 改 造 及 运 行 。 文 时 运 行 时 有 新 的 产 品 生 成 则 会 自动 发 送 到 配 置好 的 客 户 端 显 进 本
警 、 况 监 视 和 分 析 、 暴 追 踪 、 达 三 维 拼 图 、 维 显 示 和 分 ２２１ 系 统 运 行 模 式 配 置 实 风 雷 三 ＿．
析 、 量 降 水 估 测 （ Ｐ 、 量 降 水 预 报 （ Ｐ ）反 射 率 因 子 预 定 Ｑ Ｅ）定 Ｑ Ｆ、
实时检验 、 预警 信 息制 作 等 功能 。
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SWAN定量降水预报在几次降水过程中的应用检验摘要：应用白城地区2012年出现的四次降水过程，检验分析了临近预报系统（swan）中定量降水产品对晴雨及不同类型降水的预报效果。
结果表明：swan系统中定量降水预报产品漏报率比较小；对于间歇性降水或是时段较分散的降水过程空报率较大，而对于稳定性降水或是降水时段较集中的降水过程，晴雨预报效果很好。
进一步检验了swan对弱降水、一般性降水和较强降水的预报能力，结果表明对于弱降水的预报效果要好于一般性降水好于较强降水。
关键词：临近预报；降水；检验
中图分类号：p459.9 文献标识码：a 文章编号：1674-0432（2013）-01-0133-1
0 引言
近年来，基于多普勒天气雷达、卫星、自动气象站等非常规观测资料和中尺度数值模式的定量降水预报技术得到了快速的发展。
对于临近（0～2h）定量降水预报而言，利用雷达回波外推技术和自动站雨量订正技术的临近预报方案具有高精度的时空分辨率，且准确率也较高。
本文利用白城地区2012年出现的四次降水过程，对swan系统中提供的不同预报时效的定量降水预报产品进行检验，为短时临近预报预警工作提供依据。
1 临近预报系统swan及其定量降水预报产品
swan系统在micaps平台基础上，融合了数值模式产品和雷达、卫星、自动站等探测资料，提供了大量的临近预报产品，如三维雷
达拼图、组合反射率因子、垂直剖面、定量降水估测和预报、cotrec （改进的交叉相关法）矢量场、反射率因子预报产品、风暴识别与追踪、titan（风暴识别、追踪、分析和临近预报系统、对流云识别产品）等，并具有强天气综合自动报警、预报产品实时检验、灾害天气预报制作和发布等功能。
swan系统在现有业务中提供1h定量降水预报产品。
该产品使用了3kmcappi拼图数据、cotrec矢量场和自动站雨量等资料。
首先，在对z-i关系做统计时，考虑了将不同强度的回波按照一定的等级进行分类；其次，利用cotrec矢量场外推，获得雷达反射率因子预报场；最后，在使用自动站雨量订正雷达定量降水预报时，采取最优插值法。
2 资料及检验方法
2.1 资料
为了分析swan系统中每6分钟更新一次的0～3h定量降水预报产品（qpf）对晴雨及不同类型降水的预报效果，本文选择了2012年白城地区出现的次降水过程。
过程1：受高空冷涡影响，7月1日08时～7月2日08时，我市出现明显降水天气，东北部地区雨量较大，4个乡镇出现暴雨，20个乡镇出现大雨，降水时段较分散，且降水强度不均。
过程2：受高空低涡和地面气旋共同影响，7月28日08时～29日08时，我市出现明显降水天气，西北部雨量较大，2个乡镇出现大暴雨，20个乡镇出现暴雨，25个乡镇出现大雨，降水时段较集中，但降水强度不均。
过程3：受高空低涡和地面气旋共同影响，9月27日20时～28日20时，我市出现明显降水天气，南部雨量较大，16个乡镇出现暴雨，17个乡镇出现大雨，此次降水为稳定性降水，降水强度均匀，降水时间长。
过程4：受15号台风“布拉万”影响，从8月28日14时～29日14时，我省出现明显降雨天气，中部和南部地区雨量较大，白城地区仅大安、通榆部分地方出现降水，且降水量偏小，降水时段集中。
2.2 检验方法
本文使用命中率（pod）、空报率（far）和临界成功指数（csi）等来评估swan系统的定量降水预报的能力。
pod、far、csi的计算方法如下，其中h表示预报正确、m表示漏报、f表示空报：pod=h/（h+m）
far=f/（h+f）
csi=h/（h+m+f）
3 检验结果及分析
3.1 对晴雨的检验结果及分析
swan系统对四次过程的晴雨检验结果如图1。
从图中可以看出，swan系统中定量降水预报产品漏报率比较小；对于间歇性降水或是时段较分散的降水（如过程1）空报率较大，而对于那些稳定性降水或是降水时段较集中的降水过程，晴雨预报效果很好。
3.2 对不同类型降水的检验结果及分析
为了更好的检验swan系统对不同强度的降水类型的预报能力，文中将降水分为以下三类：弱降水（1h雨量0.1～2mm）一般性降水（1h雨量2～10mm）和较强降水（1h雨量超过10mm）。
图2给出了swan系统中定量降水预报产品对不同类型降水的csi评分结果。
相比较而言，swan系统对弱降水的预报效果要好于一般降水好于较强降水。
4 小结
本文利用白城地区2012年出现的四次降水过程，检验分析了临近预报系统（swan）中定量降水产品对晴雨及不同类型降水的预报效果。
分析结果表明：
（1）swan系统中定量降水预报产品漏报率比较小；对于间歇性降水或是时段较分散的降水过程空报率较大，而对于稳定性降水或是降水时段较集中的降水过程，晴雨预报效果很好。
（2）swan系统中定量降水预报产品对弱降水的预报效果要好于一般降水好于较强降水。
作者简介：曹洋（1985-），女，汉族，吉林白城人，白城市气象局气象台预报员，研究方向：中、短期、短时临近天气预报。