JP6709941B2 - Precipitation forecasting apparatus and precipitation forecasting method - Google Patents
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Description
本発明は、降水の予測を行う降水予測装置及び降水予測方法に関する。 The present invention relates to a precipitation prediction device and a precipitation prediction method for predicting precipitation.
従来、運動学的手法による予測降水量と、物理的手法による予測降水量と、それぞれの予測降水量に対して異なる重み関数と、を用意し、該重み関数を選択して用いることで、3時間から10時間までの降水を精度良く予測する降水量予測方法が開示されている(特許文献1参照)。 Conventionally, by preparing a predicted rainfall amount by a kinematic method, a predicted rainfall amount by a physical method, and a different weight function for each predicted rainfall amount, and selecting and using the weight function, A precipitation amount prediction method for accurately predicting precipitation from 10 hours to 10 hours is disclosed (see Patent Document 1).
特許文献1の降水量予測方法は、積乱雲よりも空間スケールが大きく、時間スケールの長い現象を主な対象としているため、急激に発達する積乱雲の時空間変動をとらえることができなかった。また、特許文献1の降水量予測方法は、降水量を予測するものであって、降水発生確率を提供することができなかった。
Since the precipitation prediction method of
本発明は、従来技術と比較して、急激に発達する積乱雲に対して降水量の予測に加え、強雨の発生確率を予測することが可能な降水予測装置及び降水予測方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a precipitation prediction device and a precipitation prediction method capable of predicting the probability of occurrence of heavy rain in addition to the prediction of precipitation for rapidly developing cumulonimbus, as compared with the prior art. To aim.
本発明にかかる降水予測装置は、
少なくとも降水の観測データを取得する観測データ取得部と、
観測領域を格子状に分割し、前記観測データ取得部から取得した観測データを用いて、物理法則を用いて降水状況の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水状況を格子毎に予測する数値予測部と、
観測領域を格子状に分割し、前記観測データ取得部から取得した観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を求め、短時間後の降水の分布を格子毎に予測するナウキャスト予測部と、
前記数値予測部から得られる数値予測データと前記ナウキャスト予測部から得られるナウキャスト予測データに対して、所定の領域を示す位置ズレ格子数を決定し、位置ズレ格子数毎の正解率を計算する正解率計算部と、
前記正解率計算部で求めた正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成する合成部と、
を備える
ことを特徴とする。
The precipitation prediction apparatus according to the present invention,
An observation data acquisition unit that acquires at least precipitation observation data;
A numerical value that divides the observation area into grids and uses the observation data acquired from the observation data acquisition unit to calculate the temporal change of the precipitation situation by computer using physical laws and predict the future precipitation situation for each grid A prediction section,
The observation area is divided into grids, the movement of past precipitation areas and the distribution of present precipitation are obtained using the observation data acquired from the observation data acquisition unit, and the distribution of precipitation after a short time is predicted for each grid. With the nowcast prediction unit,
For the numerical prediction data obtained from the numerical prediction unit and the Nowcast prediction data obtained from the Nowcast prediction unit, the number of misalignment grids indicating a predetermined area is determined, and the correct answer rate is calculated for each number of misalignment grids. Correct rate calculation part
In consideration of the accuracy rate obtained by the accuracy rate calculation unit, the optimal synthesis coefficient is estimated in real time, and a synthesis unit that synthesizes the latest numerical prediction data and nowcast prediction data using the synthesis coefficient,
It is characterized by including.
本発明にかかる降水予測装置では、
前記正解率計算部は、以下の式(1)を用いて、位置ズレ格子数毎の正解率を計算することを特徴とする。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
In the precipitation prediction device according to the present invention,
The correctness rate calculation unit is characterized by calculating the correctness rate for each misalignment grid number using the following equation (1).
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
本発明にかかる降水予測装置は、
前記位置ズレ格子数を入力可能な位置ズレ格子数入力部を備える
ことを特徴とする。
The precipitation prediction apparatus according to the present invention,
It is characterized by further comprising a position shift lattice number input unit capable of inputting the position shift lattice number.
本発明にかかる降水予測装置では、
前記合成部は、以下の式(2)を用いて、前記最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成する
ことを特徴とする。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) ・・・(2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。
In the precipitation prediction device according to the present invention,
The synthesizing unit synthesizes the latest numerical prediction data and nowcast prediction data by using the following equation (2).
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) at the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
本発明にかかる降水予測方法は、
少なくとも降水の観測データを取得するステップと、
観測領域を格子状に分割し、前記観測データを用いて、物理法則を用いて降水状況の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水状況を示す数値予測データを格子毎に予測するステップと、
観測領域を格子状に分割し、前記観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を求め、短時間後の降水の分布を示すナウキャスト予測データを格子毎に予測するステップと、
前記数値予測データと前記ナウキャスト予測データに対して、所定の領域を示す位置ズレ格子数を決定し、位置ズレ格子数毎の正解率を計算するステップと、
前記正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成するステップと、
を有する
ことを特徴とする。
The precipitation prediction method according to the present invention is
Acquiring at least precipitation observation data;
Dividing the observation region into a grid, using the observation data, a step of predicting numerical prediction data indicating future precipitation conditions for each grid by calculating a time change of the precipitation condition by a computer using a physical law,
The observation area is divided into grids, the movement of the past precipitation area and the distribution of the present precipitation are obtained using the observation data, and nowcast prediction data showing the distribution of precipitation after a short time is predicted for each grid. Steps,
With respect to the numerical prediction data and the nowcast prediction data, determining the number of misalignment grids indicating a predetermined area, and calculating a correct answer rate for each number of misalignment grids,
Considering the correct answer rate, estimating the optimal synthesis coefficient in real time, and synthesizing the latest numerical prediction data and nowcast prediction data using the synthesis coefficient,
It is characterized by having.
本発明にかかる降水予測方法では、
位置ズレ格子数毎の正解率を計算するステップは、以下の式(1)を用いる
ことを特徴とする。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
In the precipitation prediction method according to the present invention,
The step of calculating the correct answer rate for each misaligned grid number is characterized by using the following equation (1).
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
本発明にかかる降水予測方法は、
前記位置ズレ格子数を入力するステップを有する
ことを特徴とする。
The precipitation prediction method according to the present invention is
The method further comprises the step of inputting the number of misaligned grids.
本発明にかかる降水予測方法では、
前記最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成するステップは、以下の式(2)を用いる
ことを特徴とする。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) ・・・(2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。
In the precipitation prediction method according to the present invention,
The step of synthesizing the latest numerical prediction data and nowcast prediction data is characterized by using the following equation (2).
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) with the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
このような降水予測装置及び降水予測方法によれば、急激に発達する積乱雲に対して降水量の予測に加え、強雨の発生確率を予測することが可能となる。 According to such a precipitation predicting apparatus and a precipitation predicting method, it is possible to predict the probability of occurrence of heavy rain in addition to predicting the amount of precipitation for a rapidly developing cumulonimbus cloud.
本発明にかかる実施の形態を図により説明する。 An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の降水予測装置のシステムブロック図を示す。 FIG. 1 shows a system block diagram of the precipitation prediction apparatus of this embodiment.
降水予測装置10は、観測データ取得部11と、数値予測部12と、ナウキャスト予測部13と、正解率計算部14と、合成部16と、を備える。
The
観測データ取得部11は、地上観測、気象衛星及びレーダー等の観測データを、世界各国の気象機関又は宇宙機関等から取得する。観測は、様々な場所や時刻で行われているので、観測データはそれぞれの取得先から所定の時間毎に取得される。観測データには、人為的なミスや機器の故障等によって精度が低く、利用できないものが存在するので、これらのデータは除外する。取得された観測データは、数値予測部12及びナウキャスト予測部13に出力される。
The observation
数値予測部12は、観測領域を格子状に分割し、観測データ取得部11から取得した観測データを用いて、格子毎に数値予報を行う部分である。数値予報は、物理法則を用いて降水の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水を予測する。
The
ナウキャスト予測部13は、観測領域を格子状に分割し、観測データ取得部11から取得した観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を用いて、短時間後の降水の分布を格子毎に予測する部分である。
The
正解率計算部14は、数値予測部12から得られる数値予測データとナウキャスト予測部13から得られるナウキャスト予測データに対して、位置ズレを許容しながら、位置ズレ格子数(位置ズレを許容する空間スケール)毎の正解率を以下の式(1)を用いて計算する。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
The correct answer
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
位置ズレ格子数入力部15は、必要な位置ズレ格子数を適宜入力する。位置ズレ格子数nを大きくすると、降水発生確率の予測精度は上がる。しかしながら、広い範囲内の何れかの場所で雨が降るという予報は的中するが、実用的ではない。逆に、位置ズレ格子数nを小さくすると、降水発生確率の予測精度は下がる。すなわち、この地点で数十分後に雨が降るというピンポイントの予報は、困難である。したがって、位置ズレ格子数nは、利用者の要望に応じて、適宜決定することが好ましい。
The misalignment grid
合成部16は、正解率計算部14で求めた正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて数値予測データとナウキャスト予測データを、以下の式(2)を用いて合成する。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。
The synthesizing
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) at the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
合成係数は、数値予測データとナウキャスト予測データの正解率を考慮して決定される。予測データの正解率は、過去1時間の真値と比較することで、リアルタイムに算出される。 The synthesis coefficient is determined in consideration of the correct answer rates of the numerical prediction data and the nowcast prediction data. The correct answer rate of the prediction data is calculated in real time by comparing with the true value in the past hour.
図2は、予測時間に対する数値予測による予測正解率とナウキャスト予測による予測正解率の比を示す。 FIG. 2 shows the ratio of the predicted correct answer rate by numerical prediction to the predicted correct answer rate by nowcast prediction with respect to the predicted time.
図2に示すように、数値予測は、予測時間が短い場合、正解率が低く、予測時間が長くなると正解率が高くなる。ナウキャスト予測は、予測時間が短い場合、正解率が高く、予測時間が長くなると正解率が低くなる。したがって、予測時間が短い場合にはナウキャスト予測を重視し、予測時間が長い場合には数値予測を重視する合成係数を求めることが好ましい。 As shown in FIG. 2, in the numerical prediction, the accuracy rate is low when the prediction time is short, and the accuracy rate is high when the prediction time is long. In the Nowcast prediction, the accuracy rate is high when the prediction time is short, and the accuracy rate is low when the prediction time is long. Therefore, when the prediction time is short, it is preferable to obtain a synthesis coefficient that emphasizes nowcast prediction and when the prediction time is long, emphasizes numerical prediction.
また、局地的大雨を予測する場合には、格子を1km以下とした高い分解能での予測が求められる。高い格子分解能で予測すると、格子毎の予測データの精度は、一般に低くなる。すなわち、高い格子分解能での予測は、誤差が大きい。 Further, when predicting localized heavy rainfall, prediction with high resolution with a grid of 1 km or less is required. When the prediction is performed with a high grid resolution, the accuracy of the prediction data for each grid is generally low. That is, the prediction with high grid resolution has a large error.
図3は、格子毎の観測データと予測データの比較を示す。図3(a)は観測データ、図3(b)は予測データを示す。斜線部分の格子は予め定めた所定量以上の降水量の位置を示す。 FIG. 3 shows a comparison between observed data and predicted data for each grid. FIG. 3A shows observed data, and FIG. 3B shows predicted data. The grid in the shaded area indicates the position of the amount of precipitation above a predetermined amount.
図3に示した例において、位置ズレを許容しないn=1の格子スケールを選択すると、予測データは観測データと異なる結果と判定される。しかしながら、位置ズレを5グリッド許容するn=5の格子スケールを選択すると、予測データと観測データがどちらも所定量以上の降水量の位置が6つなので、予測データは観測データと同一の結果と判定される。 In the example shown in FIG. 3, when a grid scale of n=1 that does not allow positional deviation is selected, the prediction data is determined to be different from the observation data. However, if a grid scale of n=5 that allows a positional deviation of 5 grids is selected, the prediction data and the observation data both have 6 positions of the precipitation amount equal to or more than a predetermined amount. To be judged.
本実施形態では、正解率計算部14において、ある程度の位置ズレを許容し予測精度を維持することで、高い格子分解能においても予測の精度を高める以下の式(1)を用いる。そして、合成部16で、正解率計算部14の結果を用いて、数値予測データとナウキャスト予測データを合成する。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
In the present embodiment, the correct answer
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
式(1)は、評価する座標(i,j)における位置ズレ格子数nを許容した時のFractionの正解率を示す。Fractionには、OとMがある。FractionOは、実際に観測された雨に対して位置ズレ許容した時の降水発生確率である。FractionMは、予測された雨に対して位置ズレ許容した時の降水発生確率である。 Expression (1) shows the correct answer rate of Fraction when the number n of positional deviation lattices at the coordinate (i, j) to be evaluated is allowed. Fraction has O and M. FractionO is the precipitation occurrence probability when the positional deviation is allowed for the actually observed rain. Fraction M is a precipitation occurrence probability when the positional deviation is allowed with respect to the predicted rain.
式(1)は、過去に得られた数値予測データとナウキャスト予測データに対して、各位置ズレ格子数について求められ、予測の正解率を計算することができる。また、式(1)は、予測のリードタイム毎に計算される。そして、数値予測とナウキャスト予測のリードタイム毎の正解率の比から合成係数を決定する。したがって、合成係数は、各位置ズレ格子数と各リードタイムによって決定される。 The formula (1) is obtained for each position shift lattice number with respect to the numerical prediction data and the nowcast prediction data obtained in the past, and the correct answer rate of the prediction can be calculated. The formula (1) is calculated for each predicted lead time. Then, the synthesis coefficient is determined from the ratio of the correct answer rate for each lead time of the numerical prediction and the nowcast prediction. Therefore, the synthesis coefficient is determined by each position shift lattice number and each lead time.
つまり、正解率計算部14は、数値予測データとナウキャスト予測データを位置ズレ格子数nだけ許容した降水量分布及び降水発生確率分布をリードタイム毎に計算する。そして、合成部16は、リードタイム及び位置ズレ格子数n毎の予測に対して、合成係数をもとに最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成し、降水量分布及び降水発生確率分布を求める。
That is, the correct answer
このように、本実施形態の降水予測装置10は、降水量予測分布に加えて、降水発生確率分布を求めることが可能となる。
As described above, the
次に、位置ズレ格子数nと降水発生確率の関係について説明する。 Next, the relationship between the misaligned grid number n and the probability of occurrence of precipitation will be described.
位置ズレ格子数nを大きくすると、降水発生確率の予測精度は上がる。しかしながら、広い範囲内の何れかの場所で雨が降るという予報は的中するが、実用的ではない。逆に、位置ズレ格子数nを小さくすると、降水発生確率の予測精度は下がる。すなわち、この地点で数十分後に雨が降るというピンポイントの予報は、困難である。したがって、位置ズレ格子数nは、利用者の要望に応じて、決定することが好ましい。 Increasing the number of misaligned grids n increases the accuracy of prediction of precipitation occurrence probability. However, the forecast that it will rain anywhere in a wide area is accurate but impractical. On the other hand, when the number of misalignment grids n is reduced, the accuracy of prediction of the probability of precipitation will decrease. In other words, it is difficult to pinpoint the forecast that it will rain tens of minutes after this point. Therefore, it is preferable that the number n of misaligned grids be determined according to the user's request.
図4は、予測時間に対する正解率の関係を示す。図4(a)は1時間に50mmの降水を予測した場合、図4(b)は1時間に20mmの降水を予測した場合を示す。図4に示すグラフ内のLは、位置ズレ許容スケール(km)を示す。 FIG. 4 shows the relationship between the accuracy rate and the prediction time. FIG. 4(a) shows the case where 50 mm of precipitation is predicted for one hour, and FIG. 4(b) shows the case where 20 mm of precipitation is predicted for one hour. L in the graph shown in FIG. 4 indicates a positional deviation allowable scale (km).
例えば、予測の正解率が50%は必要であると決めた場合、図4に示した許容ラインよりも上方にあるデータを用いることが好ましい。 For example, when it is determined that the correct answer rate of prediction is 50%, it is preferable to use the data above the allowable line shown in FIG.
次に、本実施形態の降水予測装置10の制御フローについて説明する。
Next, a control flow of the
図5は、本実施形態の降水予測方法のフローチャートを示す。 FIG. 5 shows a flowchart of the precipitation prediction method of this embodiment.
まず、ステップ1で、過去の実際の降水データの読み込む(ST1)。続いて、過去の数値予測データ及びナウキャスト予測データの読み込む(ST2)。
First, in
次に、ステップ3で、位置ズレ格子数nを決定する(ST3)。位置ズレ格子数nは、利用者が適宜決定することが可能である。
Next, in
次に、ステップ4で、式(1)に示した正解率を計算する(ST4)。続いて、ステップ5で、数値予測データとナウキャスト予測データの合成係数を計算する(ST5)。正解率及び合成係数の計算時には、ステップ1〜ステップ3において求めた降水データ、予測データ及び位置ズレ格子数n等を用いる。
Next, in
次に、ステップ6で、最新の数値予測データとナウキャスト予測データを読み込む(ST6)。続いて、ステップ7で、ステップ6において読み込んだ最新の数値予測データ及びナウキャスト予測データにおける位置ズレ格子数毎の降水量予測及び降水確率予測を求める(ST7)。
Next, in
次に、ステップ8で、数値予測データによる予測とナウキャスト予測データによる予測を合成する(ST8)。合成の際は、ステップ5で計算した合成係数を用いて、式(2)から求める。また、図4に示した許容ライン等を考慮することが好ましい。
Next, in step 8, the prediction based on the numerical prediction data and the prediction based on the nowcast prediction data are combined (ST8). When synthesizing, the synthesizing coefficient calculated in
最後に、ステップ9で、位置ズレ格子数毎の降水量及び降水確率を予測した合成予測ファイルを出力する(ST9)。 Finally, in step 9, a composite prediction file that predicts the precipitation amount and precipitation probability for each misaligned grid number is output (ST9).
図6は、本実施形態の降水予測装置及び降水予測方法で得られる降水予測データを示す。図6(a)は雨量予測データを示し、図6(b)は降水発生確率データを示す。 FIG. 6 shows precipitation prediction data obtained by the precipitation prediction apparatus and precipitation prediction method of this embodiment. FIG. 6A shows rainfall prediction data, and FIG. 6B shows precipitation occurrence probability data.
図6(a)及び図6(b)に示すように、本実施形態の降水予測装置及び降水予測方法では、降水量予測データに加えて、降水発生確率データを求めることが可能となる。また、降水発生確率データにおいては、位置ズレ格子数nを選択することで、所定の領域に所定量以上の雨が降る確率を適宜求めることが可能となる。例えば、図6(b)に示す例では、周囲5km四方に50mm以上の雨が降る確率を求めている。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the precipitation prediction apparatus and the precipitation prediction method according to the present embodiment can obtain precipitation occurrence probability data in addition to the precipitation amount prediction data. Further, in the precipitation occurrence probability data, it is possible to appropriately obtain the probability that more than a predetermined amount of rain will fall in a predetermined area by selecting the position shift grid number n. For example, in the example shown in FIG. 6B, the probability that 50 mm or more of rain will fall on a 5 km square around the periphery is obtained.
以上、本実施形態の降水予測装置10は、少なくとも降水の観測データを取得する観測データ取得部11と、観測領域を格子状に分割し、観測データ取得部から取得した観測データを用いて、物理法則を用いて降水状況の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水状況を格子毎に予測する数値予測部12と、観測領域を格子状に分割し、観測データ取得部11から取得した観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を求め、短時間後の降水の分布を格子毎に予測するナウキャスト予測部13と、数値予測部12から得られる数値予測データとナウキャスト予測部13から得られるナウキャスト予測データに対して、所定の領域を示す位置ズレ格子数nを決定し、位置ズレ格子数n毎の正解率を計算する正解率計算部14と、正解率計算部14で求めた正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成する合成部16と、を備える。したがって、急激に発達する積乱雲に対して降水量の予測に加え、強雨の発生確率を予測することが可能となる。
As described above, the
また、本実施形態の降水予測装置10では、正解率計算部14は、以下の式(1)を用いて、位置ズレ格子数n毎の正解率を計算する。したがって、高い分解能においても、予測精度を高めることが可能となる。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
Further, in the
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
また、本実施形態の降水予測装置10は、位置ズレ格子数nを入力可能な位置ズレ格子数入力部15を備える。したがって、利用者の要望に沿った予測データを求めることが可能となる。
Further, the
また、本実施形態の降水予測装置10では、合成部16は、以下の式(2)を用いて、最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成する。したがって、より高精度の合成データを求めることが可能となる。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。
In addition, in the
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) at the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
さらに、本実施形態の降水予測方法は、少なくとも降水の観測データを取得するステップと、観測領域を格子状に分割し、観測データを用いて、物理法則を用いて降水状況の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水状況を示す数値予測データを格子毎に予測するステップと、観測領域を格子状に分割し、観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を求め、短時間後の降水の分布を示すナウキャスト予測データを格子毎に予測するステップと、数値予測データとナウキャスト予測データに対して、所定の領域を示す位置ズレ格子数を決定し、位置ズレ格子数n毎の正解率を計算するステップと、正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成するステップと、を有する。したがって、急激に発達する積乱雲に対して降水量の予測に加え、強雨の発生確率を予測することが可能となる。 Further, the precipitation prediction method of the present embodiment includes at least a step of acquiring observation data of precipitation, dividing the observation region into a grid, and using the observation data, a temporal change of the precipitation situation by a computer using a physical law. The step of calculating and predicting the numerical prediction data indicating the future precipitation situation for each grid, dividing the observation area into grids, and using the observation data, obtaining the movement of the past precipitation area and the distribution of the present precipitation , A step of predicting the nowcast prediction data showing the distribution of precipitation after a short time for each grid, and determining the position shift grid number indicating a predetermined area for the numerical prediction data and the nowcast prediction data A step of calculating a correct answer rate for each number n of grids, a step of estimating an optimum synthesis coefficient in real time in consideration of the correct answer rate, and a step of synthesizing the latest numerical prediction data and nowcast prediction data using the synthesis coefficient And have. Therefore, it is possible to predict the probability of heavy rainfall in addition to the prediction of precipitation for rapidly developing cumulonimbus clouds.
また、本実施形態の降水予測方法は、位置ズレ格子数n毎の正解率を計算するステップは、以下の式(1)を用いる。したがって、高い分解能においても、予測精度を高めることが可能となる。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
Further, in the precipitation prediction method of the present embodiment, the following equation (1) is used in the step of calculating the correct answer rate for each of the misaligned grid numbers n. Therefore, the prediction accuracy can be improved even with high resolution.
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
また、本実施形態の降水予測方法は、位置ズレ格子数nを入力するステップを有する。したがって、利用者の要望に沿った予測データを求めることが可能となる。 In addition, the precipitation prediction method of the present embodiment has a step of inputting the number n of positional deviation grids. Therefore, it is possible to obtain the prediction data that meets the user's request.
また、本実施形態の降水予測方法では、前記最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成するステップは、以下の式(2)を用いる。したがって、より高精度の合成データを求めることが可能となる。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。
Further, in the precipitation prediction method of the present embodiment, the step of synthesizing the latest numerical prediction data and nowcast prediction data uses the following equation (2). Therefore, it is possible to obtain more accurate combined data.
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) with the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。 The present invention is not limited to this embodiment. That is, in the description of the embodiments, many specific details are included for the purpose of illustration, but those skilled in the art may make various variations and modifications to these details.
10…降水予測装置
11…観測データ取得部
12…数値予測部
13…ナウキャスト予測部
14…正解率計算部
15…位置ズレ格子数入力部
16…合成部
10...
Claims (8)
観測領域を格子状に分割し、前記観測データ取得部から取得した観測データを用いて、物理法則を用いて降水状況の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水状況を格子毎に予測する数値予測部と、
観測領域を格子状に分割し、前記観測データ取得部から取得した観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を求め、短時間後の降水の分布を格子毎に予測するナウキャスト予測部と、
前記数値予測部から得られる数値予測データと前記ナウキャスト予測部から得られるナウキャスト予測データに対して、所定の領域を示す位置ズレ格子数を決定し、位置ズレ格子数毎の正解率を計算する正解率計算部と、
前記正解率計算部で求めた正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成する合成部と、
を備える
ことを特徴とする降水予測装置。 An observation data acquisition unit that acquires at least precipitation observation data;
A numerical value that divides the observation area into grids and uses the observation data acquired from the observation data acquisition unit to calculate the temporal change of the precipitation situation by computer using physical laws and predict the future precipitation situation for each grid A prediction section,
The observation area is divided into grids, the movement of past precipitation areas and the distribution of present precipitation are obtained using the observation data acquired from the observation data acquisition unit, and the distribution of precipitation after a short time is predicted for each grid. With the nowcast prediction unit,
For the numerical prediction data obtained from the numerical prediction unit and the Nowcast prediction data obtained from the Nowcast prediction unit, the number of misalignment grids indicating a predetermined area is determined, and the correct answer rate is calculated for each number of misalignment grids. Correct rate calculation part
In consideration of the correct answer rate obtained by the correct answer rate calculation section, the optimal synthesis coefficient is estimated in real time, and a synthesis section for synthesizing the latest numerical prediction data and nowcast prediction data using the synthesis coefficient,
A precipitation prediction device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の降水予測装置。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。 The precipitation prediction device according to claim 1, wherein the correct answer rate calculation unit calculates a correct answer rate for each misalignment grid number using the following equation (1).
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the grid where the amount of precipitation is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の降水予測装置。 The precipitation prediction apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a position shift grid number input unit capable of inputting the position shift grid number.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の降水予測装置。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。 The precipitation prediction apparatus according to claim 1, wherein the composition unit composes the latest numerical prediction data and nowcast prediction data using the following formula (2). ..
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) at the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
観測領域を格子状に分割し、前記観測データを用いて、物理法則を用いて降水状況の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水状況を示す数値予測データを格子毎に予測するステップと、
観測領域を格子状に分割し、前記観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を求め、短時間後の降水の分布を示すナウキャスト予測データを格子毎に予測するステップと、
前記数値予測データと前記ナウキャスト予測データに対して、所定の領域を示す位置ズレ格子数を決定し、位置ズレ格子数毎の正解率を計算するステップと、
前記正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成するステップと、
を有する
ことを特徴とする降水予測方法。 Acquiring at least precipitation observation data;
Dividing the observation region into a grid, using the observation data, a step of predicting numerical prediction data indicating future precipitation conditions for each grid by calculating a time change of the precipitation condition by a computer using a physical law,
The observation area is divided into grids, the movement of the past precipitation area and the distribution of the present precipitation are obtained using the observation data, and nowcast prediction data showing the distribution of precipitation after a short time is predicted for each grid. Steps,
With respect to the numerical prediction data and the nowcast prediction data, determining the number of misalignment grids indicating a predetermined area, and calculating a correct answer rate for each number of misalignment grids,
Considering the correct answer rate, estimating the optimal synthesis coefficient in real time, and synthesizing the latest numerical prediction data and nowcast prediction data using the synthesis coefficient,
A method for predicting precipitation, comprising:
ことを特徴とする請求項4に記載の降水予測方法。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。 The method of calculating a correct answer rate for each misaligned grid number uses the following formula (1), and the precipitation prediction method according to claim 4.
However,
O(n)(i,j) is the Fraction of the observed value at the lattice (i,j),
M(n)(i,j) is the Fraction of the predicted value at the grid (i,j),
Fraction is the ratio of the lattice where the precipitation amount is greater than or equal to a predetermined value for the n×n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum within the evaluation area.
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の降水予測方法。 The precipitation prediction method according to claim 4 or 5, further comprising the step of inputting the number of misaligned grids.
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1つに記載の降水予測方法。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。 The precipitation prediction method according to claim 5, wherein the step of synthesizing the latest numerical prediction data and the nowcast prediction data uses the following formula (2).
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (2)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1(n,t) is nowcast prediction data after t hours with the number of grids n on one side,
R2(n,t) is the numerical prediction data after t hours when the number of grids on one side is n,
C(n,t) is a composite coefficient (a function of n and t, after t time) of the nowcast prediction data R1(n,t) with respect to the numerical prediction data R2(n,t) at the number n of grids on one side. 0≦C(n,t)≦1),
Is.
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