MOS方法及其应用

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MOS方法及其应用
An introduction to MOS & it’s
applications
邢谦王峰云
华东气象中心，上海
内容提要
 MOS介绍
 MOS在美国
 MOS在中国
 MOS方法推动航空气象业务发展
MOS
 Model Output Statistics 模式输出统计量
 为什么说MOS是一种传统的NWP统计释用
方法？
 起源由来实现方法应用现状未来发展
 MOS方法的价值
MOS的概念
 MOS方法，又称“模式输出统计量”，1972
年由美国气象学家Glahn和Lowry提出并投
入短期业务预报应用；
 业务实践表明，MOS方法是数值模式预报
产品客观释用及制作定点定量要素预报的
有效工具。
MOS的实现
 把数值预报模式的输出量作为预报因子，
并与预报时效对应时刻的天气实况（预报
对象）建立统计关系，实际操作中，一般
采用多元线性回归方法建立预报方程组。
作预报时，只要把数值模式输出结果代入
所建立的预报方程组，即可得出气象要素
的客观预报信息。

 

 

MOS的意义
 纯粹的动力预报（DMO）在天气要素预报水平上
仍不能满足业务预报的需要，而统计释用技术的
发展则弥补了数值预报本身的不足，因此，在数
值预报的基础上应用统计释用或“物理解读”等方
法，实现数值预报产品的定量应用，做“定时、定
点、定量”的精细化预报，是当前数值预报业务应
用的主旋律。
 在众多的统计预报方法中，MOS方法仍然是目前
用得最多、效果较好的动力统计方法，在国际上
被普遍应用。
MOS方法的优点
 MOS可以引入许多其他方法难以引入的预
报因子，如垂直速度、涡度等具有显著物
理意义的物理量，还可以引入实时地面和
浮标观测资料、多种遥感探测资料、气候
背景资料等，进一步提高预报水平；
 MOS能自动修正数值预报模式的系统偏
差，因此，在目前数值预报还不能完全正
确的情况下，MOS方法的预报精度普遍优
于PP（Perfect Prognosis）法。
MOS方法也存在一些不足
 要求至少有1~2年的数值预报产品历史资料
作为建立MOS方程组的样本资料；
 一旦数值预报模式作了改进或变更，就会
影响到MOS预报的效果，需要重新推导或
修正MOS方程；
 只是针对单个模式，与集合预报有差距。
MOS方法应用的注意事项
 选用有物理意义的预报因子，是MOS预报
稳定可靠的关键；
 按季节和地理区域的不同，建立不同的
MOS预报方程，可有效提高MOS预报的效
果；
 加强MOS与其他预报方法的有机结合。

MOS方法的应用现状
 MOS一直是美国气象界普遍采用的数值预报产品
释用方法；
 MAV、MET、FWC…
 站点MOS、格点MOS、高分辨率MOS（任意点）…
 文本、数字式、图形格式…
 MOS要素预报、MOS概率预报
 MOS与其它方法的集成
 Internet、AWIPS途径
http://www.nws.noaa.gov/mdl/synop/products.shtml
MOS方法的应用现状（续）
 20世纪70~80年代， MOS被引入我国。
 1985年10月，CMA NMC的MOS预报系统于投入
运行，历经20年的经验积累和国家数值预报模式
的几次调整，现在能够提供全国2000多个台站的
温度、相对湿度、云量、风、降水及能见度等要
素的客观预报，并实现了预报业务运行。
 降水预报尚未达到可用程度，温度和相对湿度的
短期预报在大多数情况下是可用的或是可参考
的，但还有待进一步改进。
 与中尺度模式、卫星、雷达探测资料的结合
 与T213模式共同发展
 MOS与其它方法的集成
MOS方法的未来发展
 在2004年84th AMS /16th NWP大会/20th天气分析与预报大会上，还专
门开辟了MOS议题，对MOS方法的新进展及其未来发展方向作专题
讨论。
 PMSESSION 6: MODEL OUTPUT STATISTICS (MOS) (ROOM
619/620)
 PM6.1 MODEL OUTPUT STATISTICS (MOS) GUIDANCE FOR
SHORT-RANGE PROJECTIONS. J. Paul Dallavalle, NOAA/NWS, Silver
Spring, MD; and M. C. Erickson and J. C. Maloney, III1:45
 PM6.2 ADJUSTING MODEL OUTPUT STATISTICS (MOS) SURFACE
TEMPERATURE FORECASTS USING MULTIPLE LINEAR
REGRESSION AND KALMAN FILTERING. Andrew A. Taylor, Univ.
of Oklahoma, Norman, OK; and L. M. Leslie and M. B. Richman2:00
 M6.3 PRODUCING MOS SNOWFALL AMOUNT FORECASTS FROM
COOPERATIVE OBSERVER REPORTS. Rebecca L. Cosgrove,
NOAA/NWS, Silver Spring, MD; and B. Sfanos2:15
 PM6.4 ARE MODEL OUTPUT STATISTICS STILL NEEDED?. Peter P.
Neilley, WSI, Corp, Andover, MA; and K. A. Hanson
MOS方法的未来发展
 MOS已经在走集合化的路子；
 站点MOS——格点MOS——任意点MOS；
 增加MOS预报站点，如中尺度站网、西太平洋测站得MOS产品；
 进一步满足对航空用户的需求：改善云高、能见度、云层、阵风等的
预报，提高时间/空间分辨率；
 强化、推广对数字化、图形格式MOS产品的使用；
 更好地使用MOS概率预报产品；
 将推出“高分辨率”MOS系统，加入遥感资料、高分辨率地球物理资
料，实现任意点MOS和格点MOS，MOS产品的分辨率将高达2.5-5km;
 在现有的MOS方法中引入更多的科学、技术手段：通过将集合预报统
计量作为预报因子、对独立因子作后处理等手段，在MOS方法中加入
更多的集合预报的色彩；引入模糊逻辑、神经元网络、贝叶斯统计等
方法；
 将逐步打破单模式MOS处理的算法，全面实现超级集合预报。
美国的MOS业务
 根据MDL提供的算法，
NCEP制作了大量基于
AVN、NGM、ETA等模式
的MOS指导产品，并通过
AWIPS向美国本土、阿拉
斯加、夏威夷地区等共
1000多个台站发布。
 这些指导产品的数据格式
包括文本、BUFR码、
GRIB码以及图形等。用户
也可以通过Internet索取。
http://www.nws.noaa.gov/mdl/synop/products.shtml

 

中国的MOS业务
 NMC FSL MOS
 我国气象部门在20世纪70~80年代引入MOS方法后，从国家级到县
市级台站都大量开展了MOS预报和试验，积累了丰富的经验。近
年来，随着国家数值预报系统的升级，根据T213L31全球谱模式产
品设计的MOS预报系统已投入业务运行，每天面向全国2000多个
地方台站制作发布温、湿、风、云、降水等要素预报，其中，温
度、相对湿度的短期预报具有一定的参考价值。
 CAAC
 将大力发展民航气象数值预报系统，提高预警准确率；大力开发
航空气象的服务产品，提高服务质量。建立以气象数值预报技术
为基础，提供全球、客观、定量的精细监测预警产品的民航气象
保障业务新体系；第三个WAFC的建设。（背景）
 根据业务发展规划，引进先进技术，实施配套建设。
MOS方法推动航空气象业务发展
 即将进入“十一五”，为满足民航快速发展对航空
气象提出的新要求，加快民航气象服务保障体系
的建设，今后将大力开展对数值模式预报的研
究，相应地，模式产品的检验与统计释用方法的
学习与研究工作必须提上议事日程。（业务发展
的需要！）
 MOS方法原理简单，技术成熟，效果理想。在全
面实现数值预报客观、精细、“三定” 预报的初
期， MOS方法是一个很好的选择。
 NWP业务是基础；超级集合预报是更长远的发展
方向。
参考文献
 刘还珠等，国家气象中心气象要素的客观预报,《应用气象学报》，2004年4月第15卷2期，181-191页。
 张华等，利用最近资料改进MOS预报的方法，《高原气象》，2003年第22卷第4期，127-131页。
 杞明辉等，一种改进的考虑环流特征的MOS预报方法，《高原气象》，2003年第22卷第2期，405-409
页。
 龚强，一种制作气象要素预报得MOS方法，《辽宁气象》，2003年第2期，14-15页。
 Dallavalle, J. P., M. C. Erickson, and Joseph C. Maloney, III, 2003:Model output statistics (MOS) guidance for
short-range projections.
 Glahn, H.R., and D.A. Lowry, 1972: The use of Model Output Statistics (MOS) in objective weather forecasting.
J. Appl. Meteor., 11, 1203-1211.
 Dallavalle, J. P., and M. C. Erickson, 2000: AVN-based MOS guidance - The alphanumeric messages. NWS
Technical Procedures Bulletin No. 463, NOAA, U.S. Dept. Of Commerce, 9 pp.
 Erickson, Mary C., 1995: NGM-based MOS precipitation type forecasts for the United States. NWS Technical
Procedures Bulletin No. 421, NOAA, U.S. Dept. of Commerce, 12 pp.
 Allen, R. L., and M.C. Erickson, 2001: AVN-based MOS precipitation type guidance for the United States. NWS
Technical Procedures Bulletin No. 476, NOAA, U.S. Dept. of Commerce, 9 pp.
 Dallavalle, J. P., and M. C. Erickson, 2002: Eta-based MOS guidance - The 0000/1200 UTC alphanumeric
messages. NWS Technical Procedures Bulletin No. 486, NOAA, U.S. Dept. of Commerce, 8 pp.
 Dallavalle, J. P., and M. C. Erickson, 2001: AVN-based MOS guidance - The 0600/1800 UTC alphanumeric
messages. NWS Technical Procedures Bulletin No. 481, NOAA, U.S. Dept. of Commerce, 9 pp.
 Dallavalle, J. P., and M. C. Erickson, 2001: AVN-based MOS guidance - The 0000/1200 UTC alphanumeric
messages. NWS Technical Procedures Bulletin No. 482, NOAA, U.S. Dept. of Commerce, 12 pp.
 Maloney, J. C., 2002: Eta-based MOS probability of precipitation (PoP) and quantitative precipitation forecast
(QPF) guidance for the continental United States. NWS Technical Procedures Bulletin No. 487, NOAA, U.S.
Dept. of Commerce, 22 pp.
 Sfanos, Benjamin, 2001: AVN-based MOS wind guidance for the United States and Puerto Rico. NWS Technical
Procedures Bulletin No. 475, NOAA, U.S. Dept. of Commerce, 6 pp.
 Weiss, M., 2001: AVN-based MOS ceiling height and total sky cover guidance for the contiguous United States,
Alaska, Hawaii, and Puerto Rico. NWS Technical Procedures Bulletin No. 483, NOAA, U.S. Dept. of Commerce,
22 pp.
倘有不当，请不吝指正！
谢谢！
2005年11月24日