Forecasts by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF; EC for short) can provide a basis for the establishment of maritime-disaster warning systems, but they contain some systematic biases.The fifth-generation EC atmospheric reanalysis (ERA5) data have high accuracy, but are delayed by about 5 days. To overcome this issue, a spatiotemporal deep-learning method could be used for nonlinear mapping between EC and ERA5 data, which would improve the quality of EC wind forecast data in real time. In this study, we developed the Multi-Task-Double Encoder Trajectory Gated Recurrent Unit (MT-DETrajGRU) model, which uses an improved double-encoder forecaster architecture to model the spatiotemporal sequence of the U and V components of the wind field; we designed a multi-task learning loss function to correct wind speed and wind direction simultaneously using only one model. The study area was the western North Pacific (WNP), and real-time rolling bias corrections were made for 10-day wind-field forecasts released by the EC between December 2020 and November 2021, divided into four seasons. Compared with the original EC forecasts, after correction using the MT-DETrajGRU model the wind speed and wind direction biases in the four seasons were reduced by 8-11% and 9-14%, respectively. In addition, the proposed method modelled the data uniformly under different weather conditions. The correction performance under normal and typhoon conditions was comparable, indicating that the data-driven mode constructed here is robust and generalizable.


翻译:欧洲中程天气预报中心(ECMWF;EC for short)的预测可为建立海洋灾害警报系统提供基础,但含有一些系统性偏差。 第五代EC大气再分析数据(ERA5)的精确度很高,但延迟了约5天。 为解决这一问题,欧洲中风预报中心(EC-ERA5)和ERA5数据之间的非线性绘图可以使用一个超临界深度学习方法,这将实时提高EC风预报数据的质量。在这项研究中,我们开发了多塔斯克-双双极恩科德轨迹模型(MT-DETRAIGRU)系统(MT-DETRAGRU)模型,该模型使用了经过改进的双倍编码预报结构,以模拟风场U和V部分的瞬间序列,但延迟了大约5天。我们设计了一个多塔级学习损失功能功能,以便同时用一个模型校正风速和风向。 研究区域是西北太平洋西部(WNP),实时滚动偏偏误校正,根据EC的正常天气模型对10天的天气状况进行了实时预测,在2020年12月和11月8-11号的周期内,将风平偏差数据方向下,根据原始风序进行了计算,在4个方向进行了计算。

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