盛春巖，曲巧娜，榮艷敏（山東省氣象科學(xué)研究所，濟(jì)南 250031）

山東省2014年冬季（2014年12月—2015年2月）數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)

盛春巖，曲巧娜，榮艷敏
（山東省氣象科學(xué)研究所，濟(jì)南 250031）

摘要：根據(jù)短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法，對2014年12月—2015年2月T639、EC細(xì)網(wǎng)格、MM5、逐3h的WRF-RUC、WRF確定性預(yù)報(bào)（EnWRF）及不同集合百分位、上海區(qū)域模式（BCSH）、T639-MOS在山東省陸地120站和沿海12個精細(xì)海區(qū)的日最大風(fēng)速、最高最低氣溫預(yù)報(bào)，以及濟(jì)南和青島的逐6h內(nèi)最大風(fēng)速和6h內(nèi)最高最低氣溫預(yù)報(bào)進(jìn)行檢驗(yàn)，分析了不同數(shù)值模式產(chǎn)品的預(yù)報(bào)能力。

關(guān)鍵詞：冬季；數(shù)值預(yù)報(bào)；風(fēng)速，氣溫

1 天氣概述

2014年冬季（2014年12月—2015年2月，下同），全省平均降水量為23.6mm，較常年偏少13.2%，比上年偏多6.3mm。全省平均氣溫為1.2℃，較常年偏高1.1℃，比上年偏高0.1℃，為1951年以來歷史同期第5位高值。季內(nèi)共出現(xiàn)了14次降水過程，分別為12月7次、1月5次、2月2次，出現(xiàn)海上大風(fēng)16次，分別為12月6次、1 月6次、2月4次。

2 資料與方法

2.1 數(shù)值模式資料

參與檢驗(yàn)的數(shù)值模式主要包括T639、EC細(xì)網(wǎng)格、MM5、逐3h的WRF-RUC、WRF確定性預(yù)報(bào)（EnWRF）及不同集合百分位（包括集合最小值、25%、50%、75%、集合最大值）、上海區(qū)域模式（BCSH）、中國氣象局下發(fā)的T639-MOS釋用產(chǎn)品。統(tǒng)一對各模式20時的預(yù)報(bào)進(jìn)行檢驗(yàn)評分。

2.2 實(shí)況資料

實(shí)況資料主要包括全省陸地（120站）和沿海12個精細(xì)化海區(qū)（12站）兩部分。全省陸地120站是指山東省120個國家級氣象觀測站（其中泰山站屬于高山站不參與評分，成山頭和長島站參與沿海站部分的評分）；沿海12站是指按照《山東省海洋氣象業(yè)務(wù)規(guī)定》（魯氣辦發(fā)〔2011〕125號）中的規(guī)定，將距山東海岸線10km以內(nèi)的海區(qū)劃分為12個精細(xì)化海區(qū)，圖1給出了12個海區(qū)的代表站。

2.3 檢驗(yàn)方法

氣溫檢驗(yàn)主要是根據(jù)中國氣象局《關(guān)于下發(fā)中短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法（試行）的通知》（氣發(fā)〔2005〕109號）中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，分小于等于1℃、小于等于2℃的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和預(yù)報(bào)誤差。

風(fēng)力等級預(yù)報(bào)檢驗(yàn)則是根據(jù)山東省氣象科學(xué)研究所盛春巖等起草的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)方法》（QX/T 229—2014）中對風(fēng)力等級的檢驗(yàn)方法，包括預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、預(yù)報(bào)偏強(qiáng)率、預(yù)報(bào)偏弱率。

冬季由于自動站降水實(shí)況獲取問題，暫未檢驗(yàn)。

圖1　山東省12個精細(xì)化海區(qū)代表站

3 地面要素預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

3.1 風(fēng)速預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

3.1.1 日最大風(fēng)檢驗(yàn)

從各模式對全省陸地和沿海日最大風(fēng)速的預(yù)報(bào)評分看（圖2a～f），無論是陸地還是沿海，T639和EC細(xì)網(wǎng)格對2～3級風(fēng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。對于4級風(fēng)力，全省陸地站點(diǎn)24h，48h預(yù)報(bào)為上海區(qū)域模式的準(zhǔn)確率最高，72h預(yù)報(bào)集合50百分位準(zhǔn)確率最高，沿海地區(qū)24h，48h，72h的預(yù)報(bào)均為EC細(xì)網(wǎng)格模式的準(zhǔn)確率最高。對于4級以上風(fēng)力的預(yù)報(bào)，全省陸地站點(diǎn)集合最大值的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，沿海地區(qū)24h WRF-RUC準(zhǔn)確率最高，48h和72h集合最大值的準(zhǔn)確率最高。

圖2　2014年12月—2015年2月全省（120個國家級氣象觀測站）以及沿海（12個海區(qū)代表站）T639、EC_thin、MM5、WRF-RUC、WRF確定性預(yù)報(bào)（EnWRF）、WRF集合不同百分位、上海區(qū)域模式(BCSH)、T639-MOS日最大風(fēng)速預(yù)報(bào)評分

從日最大風(fēng)預(yù)報(bào)的偏弱、偏強(qiáng)率來看（圖略），各模式對6級及以上大風(fēng)預(yù)報(bào)的偏弱率較大，7級及以上大風(fēng)大部分模式預(yù)報(bào)偏弱。對于3級及以下小風(fēng)的預(yù)報(bào)，各模式的偏強(qiáng)率較高。

結(jié)合預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的評分可見，集合最大值對大風(fēng)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高、偏弱率最小，預(yù)報(bào)效果最好，T639對小風(fēng)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高、偏強(qiáng)率最小，預(yù)報(bào)效果最好。

3.1.2 逐6h內(nèi)最大風(fēng)檢驗(yàn)

從各模式對逐6h最大風(fēng)速的預(yù)報(bào)評分結(jié)果看（圖略），對于濟(jì)南站，各預(yù)報(bào)時效內(nèi)T639和EC細(xì)網(wǎng)格對于1～2級小風(fēng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，WRF-RUC和MM5模式對于3～4級預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。對于5級風(fēng)力，24h內(nèi)MM5和上海區(qū)域模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，T639和EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)偏弱，而集合較高百分位預(yù)報(bào)偏強(qiáng)；24h以上集合50%以下較低百分位預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，其它模式預(yù)報(bào)均偏弱。

對于青島站，各預(yù)報(bào)時效內(nèi)集合較低百分位和T639模式對2～3級風(fēng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高。對于4～5級風(fēng)，集合75%百分位及集合較低百分位、WRF確定性預(yù)報(bào)、EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，但表現(xiàn)不穩(wěn)定。對于6級較強(qiáng)風(fēng)力，00_12h集合最大和75%百分位、MM5和EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高；12_24hWRF確定性預(yù)報(bào)、集合75%以下百分位以及WRF_RUC模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高；24_48hEC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。

從濟(jì)南和青島單站逐6h最大風(fēng)預(yù)報(bào)評分結(jié)果看，由于單站大風(fēng)次數(shù)相對較少，因此，單站大風(fēng)預(yù)報(bào)結(jié)果比較分散，各模式表現(xiàn)也不太穩(wěn)定。

3.2 氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 日最高、最低氣溫檢驗(yàn)

從模式對2m最高、最低氣溫預(yù)報(bào)評分結(jié)果來看（圖3a～f），對于全省陸地站點(diǎn)，2m最高氣溫EC細(xì)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，優(yōu)勢較明顯；2m最低氣溫T639-MOS預(yù)報(bào)略好于EC細(xì)網(wǎng)格和WRF確定性預(yù)報(bào)。沿海地區(qū)EC細(xì)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)優(yōu)勢顯著下降，但總體上EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)仍然較好，尤其是48～72h預(yù)報(bào)。其次為T639和WRF確定性預(yù)報(bào)。

圖3　2014年12月—2015年2月全?。?20個國家級氣象觀測站）以及沿海（12個海區(qū)代表站）T639、EC_thin、MM5、WRF-RUC、WRF確定性預(yù)報(bào)（EnWRF）、WRF集合不同百分位、上海區(qū)域模式(BCSH)、T639-MOS 2m氣溫預(yù)報(bào)評分

從氣溫預(yù)報(bào)平均絕對誤差（圖3g～j）的分析可知，24h最低氣溫的平均絕對誤差T639模式略低于EC細(xì)網(wǎng)格模式，其余均為EC細(xì)網(wǎng)格模式的平均絕對誤差最小。結(jié)合各模式預(yù)報(bào)的平均誤差可見，各模式對于全省陸地站點(diǎn)最高氣溫一般預(yù)報(bào)偏低，而對于沿海最低氣溫一般預(yù)報(bào)偏高。

3.2.2 逐6h內(nèi)最高、最低氣溫檢驗(yàn)

從模式對逐6h的2m氣溫預(yù)報(bào)評分結(jié)果看（圖略），對于濟(jì)南站2m最高氣溫，12h內(nèi)集合最大值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，其次為上海區(qū)域模式，T639模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最低；12h以上EC細(xì)網(wǎng)格、WRF-RUC和集合最大值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均較高，MM5模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最低。對于2m最低氣溫，12h內(nèi)集合最大值和上海區(qū)域模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，其次為EC細(xì)網(wǎng)格；12h以上EC細(xì)網(wǎng)格、集合最大值、WRF-RUC和上海區(qū)域模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，MM5模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均最低。

對于青島站2m最高氣溫，各預(yù)報(bào)時效內(nèi)集合較低百分位預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均較高，在85分左右；12h內(nèi)EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，12h以上WRF集合較低百分位預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。對于2m最低氣溫，各預(yù)報(bào)時效內(nèi)集合最小百分位預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，其次為WRF-RUC模式。

氣溫預(yù)報(bào)誤差與評分結(jié)果基本一致，對于濟(jì)南站2m最高氣溫，各家數(shù)值模式預(yù)報(bào)值相對實(shí)況均偏低。對于青島站2m最低氣溫，各模式預(yù)報(bào)總體偏高。

4 結(jié)論

（1）T639、EC細(xì)網(wǎng)格模式分別對全省陸地和沿海地區(qū)2級、3級風(fēng)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。對于4級風(fēng)力，全省陸地站點(diǎn)24h、48h上海區(qū)域模式的準(zhǔn)確率最高，沿海地區(qū)EC細(xì)網(wǎng)格模式的準(zhǔn)確率最高。4級以上風(fēng)力的預(yù)報(bào)，全省陸地站點(diǎn)集合最大值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，沿海地區(qū)24h WRF-RUC的準(zhǔn)確率最高，48h和72h集合最大值準(zhǔn)確率最高。從濟(jì)南和青島單站逐6h最大風(fēng)預(yù)報(bào)評分看，單站大風(fēng)預(yù)報(bào)結(jié)果比較分散，各模式表現(xiàn)也不太穩(wěn)定。

（2）對于全省陸地站點(diǎn)，2m最高氣溫EC細(xì)網(wǎng)格模式預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率最高，優(yōu)勢較明顯；2m最低氣溫T639-MOS預(yù)報(bào)略好于EC細(xì)網(wǎng)格和WRF確定性預(yù)報(bào)。沿海地區(qū)EC細(xì)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)優(yōu)勢顯著下降，但總體上EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)仍然較好，尤其是48h～72h預(yù)報(bào)。其次為T639和WRF確定性預(yù)報(bào)。

（3）對于濟(jì)南站，2m最高氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高的為集合較高百分位、EC細(xì)網(wǎng)格和WRF-RUC；2m最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高的為集合最大值、EC細(xì)網(wǎng)格和上海區(qū)域模式，WRF-RUC和WRF確定性預(yù)報(bào)有時表現(xiàn)也較好。對于青島站，2m最高氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高的為WRF確定性預(yù)報(bào)和集合較低百分位，2m最低氣溫則為集合較低百分位和WRF_RUC。對于濟(jì)南站氣溫預(yù)報(bào)，集合較高百分位評分較高，對于青島站氣溫預(yù)報(bào)，集合較低百分位評分最高，體現(xiàn)了模式的系統(tǒng)誤差在內(nèi)陸和沿海預(yù)報(bào)的差異。

作者簡介：盛春巖（1972—），女，山東棲霞人，博士，研究員級高工，主要從事數(shù)值預(yù)報(bào)工作。

收稿日期：2015-04-09

中圖分類號：P456.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1005–0582（2015）01–0052–05