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Meteva——讓預報檢驗不再重複造輪子

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檢驗是什麼?****預報準確率的客觀表達

說到天氣預報,你最先會想到什麼?

早上聽了預報,帶了一天傘卻沒下一滴雨的調侃?

還是 “藍天白雲晴空萬裡突然暴風雨” 的無奈?

其實,認為天氣預報該百分百準確,是對現代科學的“蜜汁自信”。畢竟,由於大氣系統的不確定性,天氣預報不可能百分百準確已是不爭的事實。同時,因為“選擇性記憶”的存在,人腦對“不滿”的記憶也往往更加深刻。

事實上,近年來,我國的天氣預報準確率已經有快速提升,晴雨預報準確率高達90%,颱風路徑誤差小於70公里。無論是普通民眾、專業使用者還是預報員,對預報的感受絕對比十年前準確得多。

其實說到準確率的問題,首先要明確一個關鍵詞——檢驗標準

譬如暴雨的定義,國標規定是24小時降雨量為50-99.9毫米的降雨,而公眾往往認為是“下得猛烈”的急雨,這就造成了理解上的偏差。作為衡量預報是否準確的一把標尺,客觀的檢驗結果,有助於增進我們對天氣預報的理解。隨著中國氣象局研究型業務的開展,滿足各方面需求的“全流程檢驗”應運而生。

什麼是全流程檢驗程式庫

全流程檢驗程式庫(簡稱Meteva)是面向氣象預報產品及中間產品進行全面檢驗評估所需要用到函式和功能的整合。它是國內第一款專門用於氣象預報檢驗的Python程式庫,也是一款開源程式。數值模式和客觀演演算法、精細化網格預報、各種應用預報產品等所需的檢驗演演算法,都將併入全流程檢驗。檢驗作為核心模組,將在整體天氣預報鏈路中發揮重要作用。

全流程檢驗主要服務物件

1、預報員

2、數值模式的研發人員

3、數值模式後處理訂正演演算法的研發人員

4、各級氣象部門或公司內部負責本部門檢驗系統研發的人員

檢驗能做什麼?怎麼做?

那麼,除了熟知的準確率和TS評分, 檢驗還能做些什麼?怎麼做?用什麼工具做?

第一個問題最重要,如果知道了要做什麼,終究會找到做的方法。但是如果這個問題尚不明確,畢竟除了知道準確率和TS評分,就連各級氣象從業人員也不太清楚除此之外還能做些什麼。有一些在檢驗方面造詣較深的學者或許能提供一些啟發性的示例,但你要是想得到一整套可以直接對照施工的系統指導,怕是多半要會失望的。

如果第一個問題讓人沮喪,那我們不如先想想第二個問題,有一句話叫“手裡拿著錘子,看哪裡都是釘子

”,或許我們掌握了有效的工具,才有意識到我們要解決的問題。我們目前檢驗的工具,歸納一下主要有三類:

用眼睛看

就是把各種預報和實況放在一起顯示,眼睛看的同時,大腦裡進行著可以意會也可以言傳但無法量化的檢驗操作。如果你能持續10年認真的做好這項檢驗工作,你就是首席預報員啦。優點:檢驗全面充分,有物理意義,缺點:10年太久了, 此外也沒法定量。

上網站看

氣象部門基本都有自己的檢驗平臺,把各類預報的檢驗結果都算好,在網站上展示。使用者可以很方便的找到檢驗評分的結果。優點:1分鐘就能檢視到定量結果。缺點是網站上有的檢驗指標才能看到,想看點定製化的,就要系統升級後再說了。此外,這些檢驗指標雖然是客觀化的表達,但是物理意義不夠明晰,不能告訴預報員怎麼改進預報。

程式設計計算

如果你需要一些網站上沒有的定量檢驗資訊,那就只能程式設計咯。優點:想要啥都能編出來,缺點:你以為檢驗程式沒技術含量就很好編嗎,沒個百十行程式碼,你根本做不出一項檢驗。

全流程檢驗——不要重複造輪子

面向研究型業務,檢驗需要率先滿足定量的、不按固定套路的變化需求。

上述三種方式中似乎只有第三種可以滿足。

但動輒百行程式碼讓很多人望而卻步,更要命的是稍微切換一下檢驗內容或思路,以前寫的檢驗程式碼沒法複用,基本又得重寫。

因為編碼的時間成本問題,實際上即使是有很強程式設計能力的研發人員也通常不會經常變換檢驗方式方法,一段檢驗程式碼用到黑,檢驗的廣度和深度受到極大限制。可見,問題的焦點就到了如何提高檢驗工作的效率上來了。

提高效率的第一個要點就是不要重複造輪子,因此我們把我們造好的輪子全都開源共享給所有同行。當然,一個輪子是不夠的,每個人需要用到的輪子是不一樣的,為此我們要提供一套大家都用到的各種輪子的全集。我們的預期是將整個行業所有預報製作流程中用到的檢驗相關的演演算法和功能整合為一個開源程式庫,即全流程檢驗程式庫。

全流程檢驗程式檢驗演演算法函式合集

目前該程式提供了可供複用的函式達200多個,集成了開展檢驗所需的基礎函式(包括資料的讀寫、插值、累加、平均、選取、分組等)、檢驗演演算法(包括各類二分類、多分類、連續型變數、概率預報和集合預報的檢驗等)和檢驗圖形產品(包括空間對比圖、時間序列對比提、誤差序列分析圖、誤差空間分佈圖等),未來還在持續的更新擴充套件當中。

如果是檢驗的同道中人,那就先用為快吧:

全流程檢驗程式基本檢驗圖形產品示例

福利

全流程檢驗程式官方說明檔案網址https://www.showdoc.cc/meteva

Github開原始碼網址https://github.com/nmcdev/meteva

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