基于METRo模型的冬奥高速公路示范站路面温度临近预报方法

发布时间：2021-04-02 20:23

　　基于METRo模型探讨2022年北京-张家口冬季奥运会高速公路示范站（北京回龙观站）的冬季路面温度临近预报方法,采用大量样本数据迭代训练拟合的人为热参数作为前置参数加入METRo模型,拟减小METRo模型的系统性误差和人类生产生活对路面温度预报的影响。结果表明:（1）引入人为热参数后,METRo模型的模拟能力明显提升,特别是夜间,路面温度预报的均方根误差可控制在1℃左右;（2）人为热对路面温度有白天负反馈、夜间正反馈的作用;（3）白天路面温度受气象模式对辐射预报能力局限性的影响,仍存在一定误差。总体上,使用前置人为热参数的METRo模型对冬奥高速公路示范站进行路面温度尤其是路面低温的模拟是可行的,能够支撑冬季高速公路路面温度及路面结冰的预报预警能力。 

【文章来源】：干旱气象. 2020,38(03)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

2016年冬季北京回龙观站各月拟合人为热的日变化

图3为2017年冬季引入人为热前后不同起报时间的未来1～6 h路面温度均方根误差。可以看出,当不考虑人为热时,模拟的路面温度与观测实况存在较大误差,大部分时段均方根误差超过3 ℃,在中午前后甚至达8 ℃以上,模拟效果较差。从模拟与实测的路面温度散点图(图略)可以看出,模拟的路面温度也存在高温偏高和低温偏低的情况,而且温度偏差相当明显。考虑人为热后,大部分时段特别是在夜间,均方根误差在1 ℃左右。均方根误差最大值在中午前后,误差值约3 ℃左右。这主要由于中午前后气象模式预报太阳辐射存在较大误差,进而导致路面温度产生较大误差,然而误差最大值已明显小于未引入人为热参数时的数值。图4为2017年冬季北京回龙观站不同起报时间对未来1～6 h预报的路面温度绝对误差对应样本数占比分布。可以看出,预报时间09:00—16:00,由于模式输入的太阳辐射存在较大误差,导致预报的路面温度存在较大误差。夜间模拟的路面温度效果相对较好,误差基本在2 ℃以内,这对冬季夜间的结冰预报有较好的支撑能力。

图4为2017年冬季北京回龙观站不同起报时间对未来1～6 h预报的路面温度绝对误差对应样本数占比分布。可以看出,预报时间09:00—16:00,由于模式输入的太阳辐射存在较大误差,导致预报的路面温度存在较大误差。夜间模拟的路面温度效果相对较好,误差基本在2 ℃以内,这对冬季夜间的结冰预报有较好的支撑能力。参考THORNES等[23]的天气预报评定方法,对路面温度的模拟结果进行评定,具体公式如下:

【参考文献】：
期刊论文
[1]舟山跨海大桥夏季路表温度特征及统计模型[J]. 刘丹妮,吴杨,王颖.  气象与环境学报. 2018(05)
[2]基于BJ-RUC模式预报产品的北京冬半年道面温度预报模型[J]. 董颜,尤焕玲,郭文利,闵晶晶.  气象. 2017(10)
[3]2008-2015年北京高速公路道面结冰特征分析[J]. 胡钰玲,康延臻,杨旭,贾晓红,闵晶晶,王式功,尚可政.  冰川冻土. 2017(04)
[4]冬季车辆热源对道面温度影响的估算[J]. 李乃杰,李迅,董颜.  干旱气象. 2017(04)
[5]基于INCA和METRo的江苏省路面高温精细化预报[J]. 冯蕾,王晓峰,何晓凤,郜婧婧.  应用气象学报. 2017(01)
[6]热谱指纹空间变化模式构建及其特征分析[J]. 李家启,张玉坤,李艳,栾健,周晓东.  气象与环境学报. 2016(05)
[7]气象因素对沥青路面内部温度的影响及定量分析[J]. 谭志远,李强,肖标丁.  公路工程. 2016(04)
[8]利用Logistic回归方法的高速桥（路）面结冰风险等级预警模型[J]. 白永清,陈城,何明琼.  气象科技. 2016(02)
[9]福州水泥路面的温度预测及气象要素分析[J]. 曾惠珍,吴梅容.  四川理工学院学报(自然科学版). 2013(05)
[10]冬季高速公路路桥温度变化规律及能量平衡分析[J]. 吕晶晶,牛生杰,周悦,李蕊,柯怡明,杨志彪.  大气科学学报. 2013(05)



本文编号：3115900