Application of Fusing Analog Method in Short-term Heavy Precipitation Forecast in Southeastern Gansu

Xiaoyuan HUANG; Xu LI; Mengying DU; Peilong YE; Yan LI

doi:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00059

Plateau Meteorology >

2025 , Vol. 44 >Issue 1: 214 - 223

DOI: https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00059

Application of Fusing Analog Method in Short-term Heavy Precipitation Forecast in Southeastern Gansu

Xiaoyuan HUANG ,
Xu LI ,
Mengying DU ,
Peilong YE ,
Yan LI

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1. College of Atmospheric Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，Gansu，China
2. Lanzhou Central Meteorological Observatory，Lanzhou 730020，Gansu，China

Received date: 2023-12-06

Revised date: 2024-04-15

Online published: 2024-11-20

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Abstract

Based on similar forecast method with step-by-step filter and Self-organizing map （SOM） neural network， a fusing analog forecast method is proposed.Using ECMWF model forecast products， ERA5 reanalysis data and station data， this method is used to carry out a 72-hour forecast of heavy precipitation in southeastern Gansu from 2021 to 2022， and the forecast effect is tested.The results show that the TS score of the fusing analog forecast method ranges from 4.5% to 9.1%， demonstrating a certain advantage compared to the forecast results of the ECMWF model.As the forecast lead time increases， the TS score of the heavy precipitation forecast shows a decreasing trend， with relatively higher TS scores forecasted at 08:00.Compared with the similar forecast method with step-by-step filter alone， the accuracy of the fusing analog forecast method is improved， and it can alleviate the problem of high false alarm rate to a certain extent.Specifically， the TS scores forecasted at 08:00 and 20:00 are increased by 1.31 % and 0.63 %， while the FAR is decreased by 2.39 % and 1.25 %.

Key words： heavy precipitation; short-term forecast; similar forecast; similar forecast method with step-by-step filter; self-organizing map （ SOM ）

Cite this article

Xiaoyuan HUANG , Xu LI , Mengying DU , Peilong YE , Yan LI . Application of Fusing Analog Method in Short-term Heavy Precipitation Forecast in Southeastern Gansu[J]. Plateau Meteorology, 2025 , 44(1) : 214 -223 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00059

References

null	Amina K， Bhabagrahi S， Chandranath C， 2022.Assessment of enhanced Kohonen self-organizing map， quantile mapping and copula-based bias-correction approaches for constructing basin-scale rainfall forecasts［J］.Hydrological Sciences Journal， 67（12）： 1860-1875.DOI： 10.1080/02626667.2022.2109972 .
null	Chang L C， Chang F J， Yang S N， et al， 2020.Self-organizing maps of typhoon tracks allow for flood forecasts up to two days in advance［J］.Nat Commun， 11（1）： 1983.DOI： 10.1038/s41467-020-15734-7 .
null	Li M， Jiang Z H， Zhou P， et al， 2020a.Projection and possible causes of summer precipitation in eastern China using self-organizing map［J］.Climate Dynamics， 54（5）： 2815-2830.DOI： 10.1007/s00382-020-05150-4 .
null	Li N， Ran L K， Jiao B F， 2020b.An analogy-based method for strong convection forecasts in China using GFS forecast data［J］.Atmospheric and Oceanic Science Letters， 13（2）： 97-106.DOI： 10.1080/16742834.2020.1717329 .
null	白晓平，靳双龙，王式功，等， 2018.中国西北地区东部短时强降水时空特征［J］.中国沙漠， 38（2）： 410-417.DOI： 10.7522/j.issn.1000-694X.2017.00006.Bai X P ，
null	Jin S L， Wang S G， et al， 2018.Spatio-temporal characteristics of the short-time heavy rainfall in the East of Northwest China［J］.Journal of Desert Research， 38（2）： 410-417.DOI： 10.7522/j.issn.1000-694X.2017.00006 .
null	陈录元，尚可政，周海，等， 2012.环渤海地区 4~10天风速预报中相似预报法的应用［J］.气象科技， 40（2）： 219-225.DOI： 10.3969/j.issn.1671-6345.2012.02.015.Chen L Y ，
null	Shang K Z， Zhou H， et al， 2012.Application of analog forecast to 4-10 day wind Forecasting around Bohai Sea［J］.Meteorological Science and Technology， 40（2）： 219-225.DOI： 10.3969/j.issn.1671-6345.2012.02.015 .
null	陈录元，周海，王式功，等， 2010.逐步相似过滤法在青海省 4~10天降水预报中的应用［J］.兰州大学学报（自然科学版）， 46（2）： 33-38.DOI： 10.13885/j.issn.0455-2059.2010.02.011.Chen L Y ，
null	Zhou H， Wang S G， et al， 2010.Application of a similar forecast method with step-by-step filter for precipitation forecast in 4~10 d of Qinghai province［J］.Journal of Lanzhou University （Natural Sciences）， 46（2）： 33-38.DOI： 10.13885/j.issn.0455-2059.2010.02.011 .
null	陈晓燕，孔祥伟，彭筱，等， 2022.全球和区域数值模式在甘肃2020年汛期降水预报中的检验评估［J］.干旱气象， 40（3）： 524-535.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2022）-03-0524.Chen X Y ，
null	Kong X W， Peng X， et al， 2022.Verification and assessment of precipitation forecast based on global and regional numerical models in Gansu in flood season of 2020［J］.Journal of Arid Meteorology， 40（3）： 524-535.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2022）-03-0524 .
null	陈豫英，刘还珠，陈楠，等， 2008.基于聚类天气分型的KNN方法在风预报中的应用［J］.应用气象学报，（5）： 564-572.DOI： 10.3969/j.issn.1001-7313.2008.05.007.Chen Y Y ，
null	Liu H Z， Chen N， et al， 2008.Application of KNN to wind forecast based on clustering synoptic patterns［J］.Journal of Applied Meteorological Science，（5）： 564-572.DOI： 10.3969/j.issn.1001-7313.2008.05.007 .
null	方锋，王静，刘卫平，等， 2023.基于不同气象站资料的甘肃省汛期降水及极端降水分析［J］.高原气象， 42（6）： 1468-1477.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00008.Fang F ，
null	Wang J， Liu W P， et al， 2023.Analysis of flood Season Precipitation and extreme precipitation in Gansu Province based on data from different types of meteorological stations［J］.Plateau Meteorology， 42（6）： 1468-1477.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00008 .
null	高佳琦，李东宇，朱晓晨，等， 2023.基于自组织映射的梅雨期西太副高分型及降水特征研究［J］.科学技术与工程， 23（4）： 1397-1405.DOI： 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01397.Gao J Q ，
null	Li D Y， Zhu X C， et al， 2023.Classification and precipitation characteristics of the Western Pacific Subtropical High during the Yangtze-Huaihe Meiyu Period based on self-organizing map［J］.Science Technology and Engineering， 23（4）： 1397-1405.DOI： 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.04.01397 .
null	黄海亮，靳双龙，王式功，等， 2018.相似预报方法在山西省云量预报中的应用［J］.干旱气象， 36（5）： 845-851.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2018）-05-0845.Huang H L ，
null	Jin S L， Wang S G， et al， 2018.Application of analog forecast method in cloud cover prediction in Shanxi Province［J］.Journal of Arid Meteorology， 36（5）： 845-851.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2018）-05-0845 .
null	孔祥伟，张君霞，杨晓军，等， 2022.西北地区东部强降水大尺度数值模式预报空间偏差分析［J］.高原气象， 41（5）： 1109-1123.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2021.00041.Kong X W ，
null	Zhang J X， Yang X J， et al， 2022.Spatial deviation analysis of heavy precipitation forcast of large scale numerical weather prediction in Eastern Northwest China［J］.Plateau Meteorology， 41（5）： 1109-1123.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2021.00041 .
null	李博，赵思雄，陆汉城，等， 2008.综合多级相似预报技术在暴雨短期预报中的检验［J］.应用气象学报， 19（3）： 307-314.DOI： 10.11898/1001-7313.20080306.Li B ，
null	Zhao S X， Lu H C， et al， 2008.Test of the synthetical multilevel analog forecast technology in short-term rainstorm prediction［J］.Journal of Applied Meteorological Science， 19（3）： 307-314.DOI： 10.11898/1001-7313.20080306 .
null	李开乐， 1986.相似密度及其使用技术［J］.气象学报，（2）： 174-183.DOI： 10.11676/qxxb1986.024.Li K L ， 1986.A new similarity parameter and its application［J］.Acta Meteorologica Sinica，（2）： 174-183.DOI： 10.11676/qxxb1986.024 .
null	李旭，王式功，尚可政，等， 2015.基于地面气象要素的延伸期相似预报方法初步研究［J］.干旱气象， 33（2）： 324-331.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2015）-02-0324.Li X ，
null	Wang S G， Shang K Z， et al， 2015.Analog method and application to extended range forecast based on surface meteorological element［J］.Journal of Arid Meteorology， 33（2）： 324-331.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2015）-02-0324 .
null	罗未萌，钱维宏，蒋宁，等， 2018.SOM方法在中国东部夏季降水分型中的应用［J］.北京大学学报（自然科学版）， 54（5）： 970-982.DOI： 10.13209/j.0479-8023.2018.047.Luo W M ，
null	Qian W H， Jiang N， et al， 2018.Application of SOM method in summer precipitation patterns in Eastern China［J］.Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis， 54（5）： 970-982.DOI： 10.13209/j.0479-8023.2018.047 .
null	苏军锋，张锋，魏邦宪，等， 2012.SWAN在陇南短历时强降水监测预警预报中的应用［J］.干旱气象， 30（2）： 287-292.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2021）-06-0966.Su J F ，
null	Zhang F， Wei B X， et al， 2012.Application of SWAN in monitoring， warning and forecasting of short duration heavy precipitation in Longnan of Gansu Province［J］.Journal of Arid Meteorology， 30（2）： 287-292.DOI： 10.11755/j.issn.1006-7639（2021）-06-0966 .
null	肖玮，刘维成，傅朝，等， 2023.甘肃东南部暖季对流活动的雷达气候学特征［J］.高原气象， 42（6）： 1536-1547.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00023.Xiao W ，
null	Liu W C， Fu C， et al， 2023.Radar climatological characteristics of warm season convection in Southeast of Gansu［J］.Plateau Meteorology， 42（6）： 1536-1547.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00023 .
null	杨显玉，文军，牛广山，等， 2020.西北地区的快速更新循环同化预报系统性能检验和评估［J］.高原气象， 39（1）： 90-101.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00010.Yang X Y ，
null	Wen J， Niu G S， et al， 2020.Performance tests and evaluations of Northwest rapid update cycle prediction system［J］.Plateau Meteorology， 39（1）： 90-101.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2019. 00010 .
null	张君霞，黄武斌，王一丞，等， 2024.河西走廊西部一次暴雨过程降水特征及极端性分析［J］.高原气象， 43（1）： 156-165.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00036.Zhang J X ，
null	Huang W B， Wang Y C， et al， 2024.Analysis on precipitation extremes and characteristics of the rainstorm event in the West of Hexi Corredor［J］.Plateau Meteorology， 43（1）： 156-165.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00036 .
null	张伟勇，王其伟， 2021.大别山地区极端降水天气事件的天气背景分型研究［J］.气象科学， 41（4）： 441-451.DOI： 10.12306/2020jms.0005.Zhang W Y ，
null	Wang Q W， 2021.Weather background types forthe extreme precipitation occurred over the Dabie Mountain region［J］.Meteorological Science， 41（4）： 441-451.DOI： 10.12306/2020jms.0005 .
null	朱海峰，王式功，尚可政，等， 2013.切比雪夫判据与常用相似判据的比较及应用［J］.高原气象， 32（3）： 848-855.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00078.Zhu H F ，
null	Wang S G， Shang K Z， et al， 2013.Comparison of chebyshev polynomials with conventional similarity criteria in the proximity filtering and its application［J］.Plateau Meteorology， 32（3）： 848-855.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00078 .
null	朱姜韬，杨庆怡，李旭，等， 2023.中国西北地区夏季降水及其东部降尺度预测模型［J］.高原气象， 42（3）： 646-656.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00102.Zhu J T ，
null	Yang Q Y， Li X， et al， 2023.Characteristics and east downscaling forecast model of summer precipitation in Northwest China［J］.Plateau Meteorology， 42（3）： 646-656.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00102 .

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