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[请教] 当前 NWP 风速预报的典型误差是多少?
zlyang 2017-7-13 13:02
当前 NWP 风速预报 的 典型误差 是多少? 利用季风特性来提高自然界风速的空间相关性的效果,进而以提高风力发电功率预测的准确性和可靠性,是我们目前感兴趣的研究问题。 因此,我们很想 知道当前 NWP(Numerical Weather Prediction,数值天气预报)对地表风速预测的误差具体范围。特别是我国季风区,尤其是东南沿海地区的NWP 风速预报的典型误差范围等。 一、欧洲中期天气预报中心 ECMWF 10m高度风速预测效果: https://stream.ecmwf.int/data/atls17/data/data02/scratch/ps2png-atls17-a82bacafb5c306db76464bc7e824bb75-09WdJG.png 请教: (1)该图片是欧洲和北非地区(北纬 25.0 ~70.0,东经 -10.0 ~ 28.0),UTC(协调世界时)12点时刻,地表上空 10 米风速预测的误差统计吗? 这里的 12 UTC forecasts,是 ①以 12 UTC 的观测值为初值,对未来60~72小时进行预报(对应 12小时 的多个时间点 × 多个地 理地点)? ② 还是该区域 12 UTC 时刻的各地预报值(1个时 间点 × 多个地理 地点)? (2)其中红线为 提前72小时,预报风速与 SYNOP 观测值 之间的误差(平均误差、均方根误差),是由“多个地点 × 多个时间点 (对 应 0 ~ 72 小时)”误差矩阵计算出来 的统计值? 蓝线为提前 0 ~ 60 小时的对应统计? 二、2016年高被引论文 《An improved multi-step forecasting model based on WRF ensembles and creative fuzzy systems for wind speed》 2016年1月Zhao Jing 等人的高被引论文 《An improved multi-step forecasting model based on WRF ensembles and creative fuzzy systems for wind speed》里,采用 CS-FS-WRF-E 预测误差: (1)山东省,2014年5月,提前72小时,均方误差(MSE,Mean Squared Error) 4.9095 m/s,绝对值平均误差 1.7655 m/s。 均方根误差均方误差(RMSE,Root Mean Square Error)= 2.2157 m/s。 (2)宁夏,2015年3月,提前72小时,均方误差(MSE,Mean Squared Error)4.9135 m/s,绝对值平均误差 1.6938 m/s。 均方根误差均方误差(RMSE,Root Mean Square Error)= 2.2166 m/s。 三、2017年论文 《Multi-step wind speed and power forecasts based on a WRF simulation and an optimized association method》 山东,提前 72小时,2013年全年逐月误差: Fig. 16. Comparison of wind speed forecasting errors according to different months. http://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0306261917304105-gr16_lrg.jpg 风速预报均 方根误差均方误差(RMSE,Root Mean Square Error),约在2~2.5 m/s的水平。 以上资料能否代表数值天气预报 NWP 对地表风速预报的性能? 我们对各预报情况及其误差的理解,有没有错误? 您的其它指教? 相关链接: 欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts 简称 ECMWF) https://www.ecmwf.int/ https://www.ecmwf.int/en/forecasts/charts/catalogue/plwww_m_hr_wp_ts?time=2017062300parameter=10m%20wind%20speed http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1065890.html An improved multi-step forecasting model based on WRF ensembles and creative fuzzy systems for wind speed. 作者: Zhao, Jing; Guo, Zhen-Hai; Su, Zhong-Yue; 等. APPLIED ENERGY 卷: 162 页: 808-826 出版年: JAN 15 2016 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261915013872?via%3Dihub Multi-step wind speed and power forecasts based on a WRF simulation and an optimized association method. 作者: Zhao, Jing; Guo, Yanling; Xiao, Xia; 等. APPLIED ENERGY 卷: 197 页: 183-202 出版年: JUL 1 2017 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261917304105?via%3Dihub 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误!
个人分类: 风电功率预测|6826 次阅读|3 个评论
[请教] 2011年,数值天气预报 NWP 的发展进入饱和期了吗?
热度 2 zlyang 2015-6-17 14:59
2011年,NWP(Numerical Weather Prediction)的发展进入饱和期了吗? 欧洲中期天气预报中心 ECMWF ( European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)是天气预报领域全球中期预报世界公认的领头羊。 从以下4个图片可见,大约从2011年开始,数值天气预报NWP预报的性能进 入“平台期 ”(饱和期)。请问: (1)这是一种经济类的外部限制?即,可以克服 的困难, 外因。 (2)还是该方法已经接近其能力极限? 内因。 (1) Anomaly correlation of ECMWF 500hPa height forecasts (2) Lead time of 1-SEEPS of 24-h precipitation reaching a threshold (3) Lead time of ACC reaching 80% and 60% (4) Verification of the high-resolution forecast of surface parameters 下图:Normalised root-meansquare (rms) error difference for (b) 850 hPa vector wind in tropics (5) Figure 3 Normalised root-meansquare (rms) error difference for (b) 850 hPa wind vector forecasts in the tropics 相关链接: 庄世宇,2013-03-01,2030年,天气预报会达到怎样的水准 http://blog.sciencenet.cn/blog-665782-666092.html ALAN THORPE. JULY 4, 2012. Weather forecasts in 2030 http://www.isgtw.org/feature/weather-forecasts-2030 A version of this story first appeared in the ECMWF Newsletter No. 131 – Spring 2012. ECMWF | World leader in global medium-range numerical weather forecasts http://www.ecmwf.int/ Anomaly correlation of ECMWF 500hPa height forecasts http://www.ecmwf.int/en/forecasts/charts/medium/anomaly-correlation-ecmwf-500hpa-height-forecasts Lead time of 1-SEEPS of 24-h precipitation reaching a threshold http://www.ecmwf.int/en/forecasts/charts/medium/lead-time-1-seeps-24-h-precipitation-reaching-threshold Lead time of ACC reaching 80% and 60% http://www.ecmwf.int/en/forecasts/charts/medium/lead-time-acc-reaching-80-and-60 Verification of the high-resolution forecast of surface parameters http://www.ecmwf.int/en/forecasts/charts/medium/verification-high-resolution-forecast-surface-parameters Newsletter - ECMWF http://www.ecmwf.int/sites/default/files/NL142.pdf
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[请教] 天气预报知识:“周边观测等”“全国会商”
热度 3 zlyang 2015-4-17 10:48
天气预报知识: “周边观测等”“全国会商” 一、周边观测等 一般地说,天气(如季风)往往具有行星尺度。某区域天气预报的准确率,受制于全球模式NWP(Numerical Weather Prediction)的输出结果。依赖强大的观测系统以及完善的中尺度模式还是有可能提高部分地区的正确率的。但是非常临近的预报,对周边的观测等就显得很重要了,像雷达,卫星等资料的辅助…… 请教: “非常临近的预报,对周边的观测等就显得很重要了”有哪些权 威的参考文献? 二、全国会商 听说我国目前关于大尺度天气现象的预报,基本解决:根据各省的观测,进行全国会商,基本上十拿九稳。主要是小尺度的天气现象难以预报。 请教: “大尺度天气现象预报,基本解决”方面 的公开发表的参考文献、书籍之类, 想做一点风电预测。 天气学外行。 感谢您的指教! 表2 风电、负荷、故障等不确定性因素 (Tab.2 Uncertainty factors of wind power, loads and faults)。见: 薛禹胜,雷兴,薛峰,郁琛,董朝阳,文福拴,鞠平. 关于风电不确定性对电力系统影响的评述 . 中国电机工程学报,2014,34(29):5029-5040.
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2030年,天气预报会达到怎样的水准
热度 10 dmi2007 2013-3-1 19:46
2030年,天气预报会达到怎样的水准
2011 年7月1日,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)迎来了它的新一任主任Alan Thrope。Alan先生曾是英国里丁大学气象学教授,先后就任过哈德莱中心主任,英国大气物理国家中心主任 ,英国自然环境研究委员会执行官。2012年春,Alan在ECMWF的通讯刊物《ECMWF NEWSLETTER》上著文展望数值天气预报的发展趋势。 博主草译了这篇文章,以飨科学网的相关读者。为了方便理解,博主在文尾对预报技巧评分附图做 了一些注释。 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 回首37年前,也就是ECMWF刚成立的1975年,你会发现当前的数值天气预报(Numerical Weather Prediction,简称NWP)进步之大令人震撼!1975年,全球NWP还只是个蹒跚学步的幼童,NWP的技巧(skill)相当有限,最多只能预报3天。当时成立欧洲中心的主要原因是想倾全欧洲之力,迅速提高全球NWP的水平。无论你怎样想,现在的NWP预报时效(有用预报的天数)堪称突飞猛进。君不见,我们现在已经开始憧憬第二周的业务天气预报了!科技的发展,尤其是观测覆盖率大大增加和计算能力迅速提高在其中的作用至关重要! 未来会怎样?比如说,2030年时,天气预报水平会是什么样子?众所周知,预测科学和技术的未来是件困难的事,预测下一个18年亦如是。如果参照以往的经验,基本上无从想象。但是,也许以当前某些发展趋势来外推可以获得直观印象。ECMWF全球预报模式的水平网格距过去近40年一直呈指数形式合理而稳定地减小(目前高分辨率模式是16公里);而NWP预报的客观技巧评分一直在以 每十年增加1天有用预报 的准定常速度增加。也许把这两个趋势外推是危险的,但若依此趋势看, 到2030年,预报技巧评分将会延伸2天,而模式的水平分辨率将会减小到几公里。 另外一个自然的问题是,未来的全球模式能够预报什么?我们不妨回想一下,自从1992年以来,ECMWF不仅能够预报天气,还能够预报海浪!当然,一方面,这是因为近地面风和海浪之间关系密切;另一方面,也是出于航海人员对准确的波浪预报的需求。目前,这种需求已经颇具价值。近年来,出于月预报和季节尺度预报的延伸需求,ECMWF的预报模式已将全球海洋模式和全球大气模式耦合起来。 同时,ECMWF还开拓了与自然环境预测有关的两个领域,它们都可以采用ECMWF的预报系统和数据去做预测。一个领域是MACC计划,预报包括温室气体、气溶胶、火险以及空气质量在内的大气成分;另一个是ECMWF的首个第三方参与活动计划——欧洲洪水觉察系统(European Flooding Awareness System),汇水尺度的水文现象的评估和预测正在开发之中。无论从科学角度、技术角度还是用户角度看,这些都是令人激动的新方案。我们不妨大胆猜测一下,未来的数值天气预报(NWP)系统会越来越接近数值环境预测(Numerical Environmental Prediction,简称NE P )系统。上述新领域的发展正如火如荼,一是因为科学的进步,二是因为卫星和其它一些观测仪器已经能够观测到这些新的特性。当然,在科学上,需要物理、化学和生物这些作用日益重要的学科 进行 多学科交叉;在技术上,需要类似发端于气象的数据同化技术向其他环境科学分枝学科扩展,事实上,这些事情正在发生。 在促进NWP发展和提高预报技巧方面,未来有许多不确定性,但机会同样存在。作为全球中期预报世界公认的领头羊,ECMWF将为保持这一优势继续努力。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ECMWF 全球NWP预报技巧的演变 说明:衡量数值预报技巧(评分)的一个重要指标是500百帕(毫巴)位势高度距平相关系数 蓝色 部分:上线是北半球3天预报评分;下线是南半球3天预报评分 红色 部分:上线是北半球5天预报评分,下线是南半球5天预报评分 绿色 部分:上线是北半球7天预报评分,下线是南半球7天预报评分 黄色 部分:上线是北半球10天预报评分,下线是南半球10天预报评分 从历史上看,2000年以前,南半球 评分大大低于北半球,主要原因是因为南半球主要为大洋覆盖,缺少观测, 近 十几年来,因为卫星观测在 NWP的应用取得长足进步,所以 评分已很接近。 另外,10天预报的技巧尚低于50% 图片来源: ECMWF网站 ,仅供参考。
个人分类: 科普|7913 次阅读|38 个评论

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