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\ begingroup美元

我想更准确地理解天气预报的含义。我通过阅读维基百科、博客等了解到,你在预报中看到的降雨/降水的百分比值在技术上被称为“降水概率”。引用国家气象局的网页:

从数学上讲,PoP的定义如下:PoP = C x A,其中“C”=预测区域某地将发生降水的置信度,其中“A”=如果发生可测量降水,该区域将收到可测量降水的百分比。所以…在上述预测的情况下,如果预报员知道一定会有降水(置信度为100%),他/她是在表达该地区将有多少可测量的降雨。(PoP = "C" x "A"或"1"次"。4"等于。4或40%。"

在我看来,这个定义似乎没有很好地表述出来,因为“信心”(大概)在一个地区是不统一的。例如,短语“多少面积。“收到可测量的降雨”似乎很奇怪,因为天气预报(大概)只能给出这个地区的概率估计。

让我们举个例子。假设一个城镇(预测区域)由两个相等的区域组成(称为北侧和南侧)。明天北面的每个点都有100%的概率会下雨,南面的每个点都有50%的概率会下雨。这个例子中的PoP是什么?从表面上看,这个定义可以解释为PoP是100%,因为会出现降水的某个地方在预报区。然而,从直觉上看,这个值似乎并不令人满意,因为有些人可能不会下雨。

以下是我所期望的更精确的定义。如果一个美元是面积和C (x)美元是依赖于一个点(位置)的“逐点置信函数”x美元,然后定义$$PoP = \frac{1}{area(A)}\int_{A} C(x)\, dx.$$也就是说,这就是的期望值C (x)美元,或随机位置的人在指定时间间隔内看到降雨的概率。当然,在实践中,积分是根据实际的测量地点来估计的。如果这样的公式确实是一个准确的定义,那么我就满意了。在上面的例子中,PoP为75%。(从本质上讲,官方定义可以被视为一种速记,对没有任何微积分背景的人更有用。)如果这个定义是不正确的,那么一些解释将是有益的。

我在网上读过这样的文章他说:“作为一名气象学的学生和观测者,当有人说明天有X%下雨的可能性时,人们总是不明白这是什么意思,这让我很恼火。50%的下雨概率并不意味着你有二分之一的几率会被淋湿。”

我不清楚为什么“50%的下雨概率意味着你有1 / 2的机会被淋湿”会是对PoP的不准确解释。如果我上面建议的定义是正确的,那么可以完全正确地说,在这种情况下,放置在随机位置的静止观察者将有50%的机会被淋湿。是我遗漏了什么,还是作者粗心大意?

我没有任何气象学背景,特别是我对实际计算PoP的方法没有太多的了解。

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  • \ begingroup美元 通过天气预报,气象学家收集了大量的天气数据并将其输入到许多计算机模型中。每个模型的算法根据所使用的公式和假设而有所不同。有时模型给出了相同的结果,有时略有不同的结果,有时则截然不同。对所有模型运行的结果进行分析,以给出最可能的预测。下雨的概率将取决于模型如何预测下雨。模型中使用的网格分辨率将决定预测的精度。 \ endgroup美元
    - - - - - -弗雷德
    2019年7月16日19:41
  • \ begingroup美元 自从xkcd提出这个问题以来,我一直在想一个相关的问题:当我们给定一系列小时的降水概率时,它们是独立的值吗?或者第1小时下雨会降低第2小时下雨的几率吗?(xkcd.com/1985 \ endgroup美元
    - - - - - -半日西蒙
    2019年7月16日22:55
  • \ begingroup美元 (如果没有人在这里的回答中提到它,我可能会问另一个问题) \ endgroup美元
    - - - - - -半日西蒙
    2019年7月16日22:56
  • \ begingroup美元 我一直认为降水的概率意味着这个百分比的预测区域将会下雨。例如,如果下雨的概率是70%,而预测面积是1000平方单位,那么预测面积的700平方单位将会下雨。然而,这并不包括地理上的独特性,例如正字法提升和山雨阴影。 \ endgroup美元
    - - - - - -BillDOe
    2019年7月17日20:25
  • \ begingroup美元 我了解基本概念,但我想要的是一个精确的定义。例如,你的解释使用了不清楚的单词“will”,就像我在国家气象局的定义中抱怨的那样。“精确”到底有多精确?至少,它应该能够告诉我在我虚构的南北城镇示例中PoP是什么。我猜是75%,但这正是我想知道的。 \ endgroup美元
    - - - - - -耐多药
    2019年7月18日7点01分

2答案2

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\ begingroup美元

我同意,我们在许多网站上看到的PoP = C x A还有待改进。它传达了一个松散的概念,即该定义包括受影响的区域以及发生的概率,这对大多数普通读者来说没问题,但对好奇心更强的人来说可能会令人沮丧。综合预测和专家判断的置信度和估计面积有多大?在20世纪90年代开始整体NWP之前是怎么做的?

不管怎样,Stewart等人(2016)进行了一项有趣的调查,更广泛地概述了不同气象学家如何使用“降水概率”一词。他们根据NWS操作手册(1984)对PoP = C x A的使用进行了分类,Schaefer和Livingstone(1990)在评论中对其进行了很好的总结。简而言之,你对期望的解释是正确的,正如你提到的,他们用一个假设的点网络的和来描述它,而不是一个连续的积分:

$\textrm{PoP} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^N E[R_i]$

在哪里R_i美元如果车站下雨,等于1我美元如果没有,则为0。在你的Pluieville例子中,这可以近似为一个在北部和南部各有一个雨量计的城镇,PoP =(1.0 + 0.5)/2 = 0.75。

我不确定,但如果这些东西仍然是通过在实际雨量计网络位置对网格化NWP模型进行抽样计算,我也不会感到惊讶,这将允许对概率预测进行可比的长期验证。

斯图尔特,a.e., C.A.威廉姆斯,M.D.潘,A.L.霍斯特,E.D.诺克斯和J.A.诺克斯,2016年:通过专家的眼睛:气象学家对降水概率的感知.我们。预测,31,5-17,doi:10.1175/WAF-D-15-0058.1

国家气象局,1984年:地区和地方预报。NWS操作手册W/OM15。

谢弗,J.T.和R.L.利文斯顿,1990年:“降水概率”的操作意义.我们。预测,5,354 - 356,doi:10.1175/1520-0434(1990)005<0354:OIOTOP>2.0.CO

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    \ begingroup美元

    我不确定我是否误解了你的问题。正如你引用的文章中所述,当预报说50%的PoP时,你没有下雨的原因是你比模型网格单元的大小小得多。50%的PoP意味着在网格单元的任何地方都可能下雨(通常是接近10公里x 10公里的区域)。如果PoP变低,雨水(如果有的话)很可能是稀疏的,不一定会在网格单元中广泛分布。如果你和网格细胞一样大,那么你有50%的时间会被淋湿。

    如果你真的想知道自己是否会被雨淋到,可以查看天气预报。如果它接近最小雨量(0.01英寸),即使PoP超过50%,你也可以放心,你可能不会被淋湿。但是,如果预测的降雨量超过0.05到0.1英寸,它就是在预测真正的降雨事件。事实上,我刚刚意识到我使用的天气网站(windy.com)甚至没有报告PoP。可能是因为这不是一个非常有用的度量标准。选择一个地点后,你可以使用Windy的“比较”功能来查看不同天气模型的预测情况,这是一个比PoP更好的“概率”指标,尽管它是定性的。

    \ endgroup美元

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