WDT产品-气象决策支持系统(WDSS)

  • WDT是美国气象决策技术公司(Weather Decision Technologies)的简称,是由美国一批顶尖的气象研究人员和技术革新人员于1999年创建的,主要提供各种气象决策服务的公司。WDT可以提供世界上高分辨率及高精确度的气象信息内容,尤其在恶劣天气警报及预报科学技术领域中处于领先地位,并且很大程度上改善了短期天气预报。
    其主要产品有:高级区域预报系统(ARPS),气象决策支持系统(WDSS),水文决策支持系统(HDSS),航空气象决策支持系统(AWDSS)等。

    气象决策支持系统(WDSS)
        气象决策支持系统(WDSS)是一套完整的系统,可以提供短期预报及预警方面的决策。该系统由一套强大的探测及预测算法支持,这些算法可处理来自多个多普勒气象雷达及其他气象数据流(包括探测仪、雨量计及风廓线仪器的数据)。如果能提供雷达探测数据,可提前30分钟精确地对雷电威胁进行预报。

     图   气象决策支持系统(WDSS)显示
     


    WDSS的算法包括:

    1、风暴发展及衰退跟踪算法
    “跟踪算法” 由麻省理工大学的林肯实验室开发,WDT获得了使用该软件的许可并对其进行了升级,使它的运行速度比麻省理工大学的版本快一个数量级。
    该算法可提前一小时预报风暴的活动及其发展,并能以“下一阶段雷达回波图(Future RadarLoop)”输出形式显示雷达回波的活动及发展。

     


    图 风暴跟踪结果预报。白线代表跟踪路径。

     
    2、雹带预测算法
    该算法为WDT的专有算法,可提前30分钟预测冰雹区域扩展状况。

     
    图  雹带预测算法的结果
    蓝色多边形代表所有大小冰雹的预测区域
    洋红区冰雹直径大于1cm,白色区冰雹直径大于2cm

     


    3、雷电预测算法
    雷电预测算法(LPA)为WDT的专有算法。
    使用“跟踪算法”的结果及一种复杂的专家系统/人工智能方法,可提前30分钟预测雷电的区域扩展状况。

     


    图  WDT系统在意大利的雷电预测算法(LPA)结果
    黄色多边形包围区域代表未来1小时即将发生中等强度雷电的区域。

     


    4、降水预测算法
    降水预测算法为WDT的专有算法。
    它利用“跟踪算法” 可提前一小时预测降水量。
    输出的结果是一小时降水估计的高分辨率栅格。

    图   由定量降水算法(QPEA)得到的意大利北部一小时降水估算
    绿线表示此区域盆地的轮廓

     
    5、龙卷风预测算法
    该算法可提前20分钟探测和预测潜在龙卷风的发生地点和移动状况。


    左图是1999年3月3号俄克拉荷马中部一个大龙卷的雷达反射率;
    右图是多普勒风速,同时叠加了中气旋决策算法(MDA)和龙卷决策算法(TDA)的结果。红色倒三角表明龙卷的位置及移动。

     

    6、降水累积量算法
    此算法由国家强风暴实验室和“盐河计划”项目共同开发。
    它使用了一套复杂的子算法将雷达数据中的人为因素排除掉,从而可确定地面降雨量。
    该算法在估算时使用了雷达、雷电、雨量计及卫星的数据,因此,其准确性和先进性远远超过了其它自动运行降水算法。

    图  德克萨斯南部科罗拉多河流域下游的降水预报
    图中给出了未来4小时的降水累积预报总量

     
    7、降水类型算法
    该算法可详细描绘不同降水类型之间的区别,这些降水类型包括雨、雪、冻雨和毛毛雨。它还可确定山区地形雨/雪线的海拔高度及其随时间的发展状况。

     

     

    图15   降水类型

    LR = Light Rain(小雨)
    MR = Moderate Rain(中雨)
    HR = Heavy Rain(大鱼)
    LD = Large Rain Drops(暴雨)
    R/H = Rain/hail mixture(冰雹雨)
    GSH = Graupel small hail(霰)
    HA = Hail(冰雹)
    DS = Dry Snow(干雪)
    WS = Wet Snow(湿雪)
    IH = Vertically-oriented ice crystals(垂直方向冰晶)
    IV = Horizontally-oriented ice crystals(水平方向冰晶)

     
    8、灾害风算法
    灾害风算法可提前10—20分钟探测和预测会引起地面直击风的两种不同的天气现象,即下击暴流和强环流(气象学者称之为中气旋)。

    图  下击暴流预报和决策实例
    上图是下击暴流预测中不同参数的趋势。下图是下击暴流的决策信号

     

    9、洪灾预测算法
    该算法是WDT的专有算法,源自美国国家天气局和国家强风暴实验室开发的AMBER算法。
    该算法利用地面“数字高度模型”对所有感兴趣区域的河流盆地进行绘图,它使用了降水累积量和降水预测算法的结果,从而可以确定每一个河流盆地的平均降水状况。当平均降水(累计值或预测值)达到或超过预先设定的洪灾阈值时,会发出洪灾警报。阈值的设定有几种途径,可人工输人、使用地面植被系数或使用饱和值等。

    图 洪灾预测算法(FFPA)图像输出
    表中给出各个区域的信息;图中还给出盆地的轮廓
              黄色(红色)代表接近(超过)洪灾指导(FFG)值