SWAN在黑龙江省短时临近预报中应用及产品检验

唐 凯，李兴权

（黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

SWAN在黑龙江省短时临近预报中应用及产品检验

唐 凯，李兴权

（黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

本文针对SWAN本地化应用，分析了雷达数据、资料配置、设置转换等方面在黑龙江省应用的主要技术手段和方法，并通过3 a的实践应用进行了预报产品检验，得出强天气过程中SWAN预报产品和实况比较的系统偏差，为其在短时临近预报中的应用提供参考依据。

SWAN；本地化；产品检验

1 引言

灾害天气短时临近预报业务系统（SWAN）是省级台站的短时临近预报平台。该系统主要侧重于短时临近预报中的强对流天气监测和1 h以内的临近预报，具有对灾害天气自动报警、实况监视和分析、风暴追踪、雷达三维拼图、三维显示和分析、定量降水估测（QPE）、定量降水预报（QPF）、反射率因子预报、反演的回波移动矢量（COTREC风）、降水临近预报和预报实时检验、预警信息制作等功能。

系统由服务器端和客户端组成。服务器端主要执行气象数据的采集、加工和发送功能，客户端主要用于显示SWAN的预报产品以及进行短临预报的文本发布工作。

2009年引进该平台以来，进行了本地化改造及运行。本文主要分析SWAN在黑龙江应用过程中的本地化处理与改进，对数据、资料配置、设置转换的主要技术手段及系统在短时临近预报业务中的应用及检验。

2 SWAN的本地化处理与设置

SWAN是一套在统一平台下制作的通用软件系统，应用过程中首先需要本地化处理与改进，要对数据、系统配置及相关模块的运算参数进行本地化处理及调整。

2.1 SWAN所需数据的本地化处理与设置

SWAN所需数据主要是新一代天气雷达基数据、中尺度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雷达压缩基数据和雷达PUP产品，常规气象数据包括Micaps格式的雨量、地面和高空观测资料，中尺度观测资料包括自动站、地闪观测等数据。在路径配置菜单中配置正确的资料路径即可，需要注意的是雷达资料路径的选取只需指向具体雷达站点资料的上级目录，雷达站点和雷达资料路径的配置有专门的模块。

雷达的配置首先根据本省情况在拼图设置框左侧全国雷达列表中，将本省雷达站加入拼图站点列表中，再将与站点名称对应的放置BZ2压缩雷达及数据的文件夹对应，修改站点总数，设定合适拼图经纬度范围，使资料应用适用省内情况。

2.2 相关模块的本地配置

2.2.1 系统运行模式配置

在资料路径设置正确的条件下，需要对系统运行的环境进行调整设置。运行模式可分为实时模式和回放模式。在一般情况下运行实时模式，在实时模式下可进行产品压缩和产品归档处理，本机IP和发送端口按照系统默认的设置，通知协议选择SERVEROOT模式进行点对点发送，将需要实时更新显示SWAN产品的电脑IP加入点对点IP列表中，当SWAN实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示。

回放模式下不能进行产品归档处理，其他功能与实时模式相同。

2.2.2 模块配置的设置

模块配置菜单中主要对SWAN各个功能模块进行参数设置，以温度报警为例进行分析与说明。在模块列表中选择需要修改参数的模块，在右侧表框中出现可以修改的参数内容，根据本地的情况进行修改。黑龙江气温出现35℃以上的概率不大，因此将高温温度的阈值设定为（30，33，37），对应的自动站和加密站站点个数可以设置为（5，3，1），具体的数值可以根据本地情况进行调整，在高温阈值设定的同时还可以对低温的报警阈值进行设定，低温的报警方式和实况气温有关，在和前一天的实况进行对比后可以对降温幅度进行报警，其他模块的配置方式与温度报警设置的方法相同，根据本地的天气特点分别对各模块进行设置和调试。

2.2.3 客户终端的设置

SWAN的客户端界面和Micaps3系统界面很相似，主要是在SWAN配置菜单中设置，首先设置资料和网络，点击网络菜单，网络端口和服务器端的端口一致，系统默认是45454，将服务器数据路径设置为存储SWAN产品的文件夹，或者将服务器产品路径的文件夹映射为网络盘，在路径中填写映射盘符。如将启用网络消息接收选项选中，则会接收服务器端的有新产品的消息。需要更新的内容则在更新选项中，启用报警自动显示和产品和自动产品更新的选项选中，则在自动年更新产品类型中选中的产品会自动在客户端显示更新。SWAN的所有产品都会在自动更新产品类型选择框中列出，根据本地的情况选择需要显示的产品，数据更新对电脑的显卡和内存要求较高。

在客户端生成和发布短临预报之前需要对文字产品配置中的发布单位、发布内容、发布方式根据需要予以修改，点击需要修改内容下方的添加和删除按钮可以对发布单位和签发者进行修改，在数据设置中可以对发布预报的内容模版进行修改，在发布设置中可以根据情况对发布的方式和保存路径进行设置。

3 反射率预报产品的检验

2009-2011年，通过3 a的应用，SWAN在黑龙江省气象台应用稳定，为短时临近预报提供了有力的技术支持。但SWAN存在一定的系统偏差，且偏差具有一定的规律性。SWAN本身提供算法检验产品，其主要作用一方面是用于检验算法的优劣，另一方面是明示预报员预报产品在使用时的可信度。在这里主要用1 h反射率预报检验进行分析。

反射率预报产品是利用COTREC风对当前雷达三维拼图给定高度（缺省为3 km）的反射率拼图（CAPPI）进行未来1 h内的平移外推，间隔6 min一个预报位置（强度假设不变），分别是 6、12、18、24、30、36、42、48、54、60 min 的预报产品， 基准时间是雷达每一次进行体积扫描探测的时间[1]。

1 h反射率预报检验分为是非检验和误差检验。是非检验主要用命中率POD（判断漏报），其评判类似于TS评分。误差检验用的指标是偏差BIAS、均方根误差RMSE。对于是非检验来说，POD值越大，预报效果就越好，可信度就越高，对于误差检验，偏差BIAS<1表示预报比实况总体偏小，>1则表示预报总体大于实况；RMSE值越小，预报效果越好，可信度越高。

通过对黑龙江省雷达反射率预报产品分析，SWAN反射率预报产品总体的POD随着预报的时效延长而呈下降趋势，其中在30 min的预报时效中，对15～30 dBz的命中率较高，在0.6～0.9，其次是5～15 dBz的命中率，在0.45～0.82，对于>30 dBz的回波，预报命中率波动范围在0.3～0.8，由此可见SWAN对于<45 dBz的反射率预报虽然随着时效的延长呈下降趋势，但60 min以内的命中率波动比较规律，有一定的参考价值，对于>45 dBz的回波，预报命中率波动比较杂乱，无规律可循，在预报中应当加强主观预报订正（图1）。

图1 不同强度回波反射率预报命中率曲线图

从误差检验分析来看，SWAN对反射率预报偏差总体偏大，随着时效的延长，预报的误差逐渐变大，在60 min以内变化有一定的规律，并且BIAS值在1.2以内，还有一定的参考价值（图2），同时表征均方根误差的RMSE曲线图也表明，随着预报时效的延长，SWAN反射率预报产品的可信度呈下降趋势，但其在60 min以内的变化具有一定的规律性可循(图3)。

图2 反射率预报偏差曲线图

图3 反射率预报均方根误差曲线图

4 结论

(1)SWAN在本地化应用过程中，需要对资料的路径、雷达拼图的站点以及相关模块的运行参数进行相应的设置，才能进行相关的应用。

(2)SWAN的引进，监测了全省范围内突发性、局地性的强对流天气，并且提供了相应的多要素的报警，系统提供的多种产品，为短时临近预报提供参考依据，尤其是在30 min以内的产品，有比较高的参考价值，但预报产品和实况还是存在一些误差，这些误差主要依靠预报员在日常工作中积累经验进行人工订正，同时随着SWAN的进一步完善，将研制出一套客观实用的方法。

[1]胡胜，孙广凤，郑永光，等.临近预报系统(SWAN)产品特征及在2010年5月7日广州强对流过程中的应用［J］.广东气象，2011,33(3)：11-14.

P459.9

A

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

2012-2-1

唐凯（1979-），男，陕西省汉中市人，沈阳农业大学，本科生，工程师.