بررسی پیش بینی قطعی سرعت باد با استفاده پس پردازش برونداد یک سامانه همادی

در این پژوهش با استفاده از دو روشbma  وemos  برای پس پردازش برونداد خام سامانه های همادی، پیش بینی‌ یقینی سرعت باد 24، 48 و 72 ساعته روی ایران تولید شده است. هدف اصلی مقاله، مقایسه پیش بینی یقینی حاصل از اِعمال دو روش یاد شده با اعضای خام و میانگین خام اعضا است. سامانه همادی مورد استفاده شامل هشت پیکربندی مختلف، با تغییر در طرح‌واره لایه مرزی از مدل wrf است. هر عضو شامل پیش‌بینی‌‌های 24، 48 و 72 ساعته سرعت باد 10 متری با تفکیک 21 کیلومتر روی ایران است. بازه زمانی اجرای مدل، از اول مارس تا 31 اوت 2017 است و نتایج بازه 11 آوریل تا 31 اوت 2017، دوره آزمون فرض شده است. پس از بررسی خطا با دوره های آموزش مختلف، دوره آموزش برای پیش بینی در هر دو روش،‌ سی روز درنظرگرفته شد. درستی سنجی به روش های مختلف برای آستانه های سرعت باد کمتر از 3 و بیشتر از 5، 10 و 15 متر بر ثانیه برای هر دو روش و برای همه سن های پیش بینی انجام شد. بهبود سه برابری در امتیاز سنجه های دقت، 2/2 برابری در امتیاز سنجه های اطمینان پذیری و تفکیک پذیری، 3/4 برابری در امتیاز سنجه های مهارتی و کاهش 24 درصدی خطا در سنجه های آماری (rmse و mae) نسبت به میانگین اعضا سامانه همادی مشاهده شد. همچنین بررسی نتایج درستی سنجی برای مناطق مختلف اقلیمی در کشور به‌صورت مجزا نشان داد در همه اقلیم ها سنجهrmse ، برای روش هایbma  و emos  بهترین عملکرد را دارد و این دو روش به‌ترتیب باعث کاهش 21 درصدی و 23 درصدی خطا نسبت به خطای میانگین اعضا  همادی شدند. دو روش یاد شده در اقلیم گرم و مرطوب توانایی بیشتری برای بهبود پیش بینی داشتند و به‌ترتیب خطا را در مقایسه با میانگین خطای اعضا در همان اقلیم، 44 درصد و 46 درصد کاهش دادند.

Evaluation of Deterministic Wind Speed Forecasting Output of Two Ensemble PostProcessing Methods

In this study, deterministic forecasts of 10meter wind speed for the next 24, 48 and 72 hours have been produced and analyzed over Iran using BMA and EMOS methods for postprocessing of raw outputs of the ensemble systems. The main purpose of this article is to compare deterministic forecasts based on these two methods with each raw ensemble members and the mean of the raw ensemble members. The applied ensemble system consists of eight members with different boundary layer schemes in the Weather Research and Forecasting (WRF) model. Other physical schemes remained the same in the ensemble members. For each ensemble member, the 24, 48 and 72hour forecasts of 10meter wind speed have ben conducted over Iran, with a horizontal resolution of 21 km. The Global Forecast System (GFS) is used for initial and boundary conditions of forecasts starting at 1200 UTC for each case. Observational data of 31 synoptic meteorological stations located in provincial capitals have been used for model evaluation, in which model outputs are interpolated to the locations of these stations by a bilinear method. The WRF model is run from 1 March to 31 August 2017, but the results from 11 April to 31 August 2017 are considered as the spinup period. Indeed, after careful examination of the forecast errors using different spinup periods, the first 30 days of the simulation are considered as the spinup for both BMA and EMOS methods. Verification is performed by different methods (accuracy: PC, TS and OR; reliability and resolution: FAR, POFD and POD; skill: CSS, HSS, PSS, GSS and Q; statistical errors: RMSE and MAE) for 10meter wind speed thresholds less than 3 m/s and more than 5, 10 and 15 m/s for both methods for all forecast lead times. Results indicate significant improvements in accuracy scores (300%), reliability and resolution scores (220%), skill scores (340%). Statistical error scores are also reduced by 24%. Furthermore, applying verification for different climatic regions of Iran (cold, semiarid, hotdry, hothumid and moderaterainy climate) indicates that in all climatic regions, the best performance in terms of RMSE is for BMA and EMOS methods, with the average reduction of error by 21% and 23% ,respectively. Particularly, in hot and humid climates,  these two methods better improve predictions, and hence, are more promisingas they reduce the error by 44% and 46%, respectively.