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

山東省2015年春季（2015年3—5月）數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)

榮艷敏，盛春巖
（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(duì)2015年3月—2015年5月T639，EC細(xì)網(wǎng)格、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）以及T639-MOS在山東省陸地120站和沿海12個(gè)精細(xì)海區(qū)的降水、日最大風(fēng)速以及日最高最低氣溫預(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：春季；數(shù)值預(yù)報(bào)；降水；風(fēng)速；氣溫

中圖分類號(hào)：P456.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：識(shí)碼：B

文章編號(hào)：號(hào)：1005–0582（2015）02–0057–04

收稿日期：2015-06-30

作者簡介：榮艷敏（1983—），女，漢族，山東聊城人，碩士，工程師，主要從事數(shù)值預(yù)報(bào)工作。

資助項(xiàng)目：山東省超級(jí)計(jì)算科技專項(xiàng)項(xiàng)目“精細(xì)化集合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)平臺(tái)（2011YD01106）” 資助

1　天氣概述

2015年春季（2015年3月—2015年5月，下同），全省平均降水量為108.3mm，較常年偏多6.4%，比上年偏多13.9mm。全省平均氣溫為14.2℃，較常年偏高0.7℃，比上年偏低1.7℃。季內(nèi)共出現(xiàn)了21次降水過程，分別為3月5次、4月7次、5月9次，出現(xiàn)27次大風(fēng)天氣過程，其中22次為海上和內(nèi)陸大風(fēng)，5次為海上大風(fēng)，分別為3月7次、4月8次、5月12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、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，10%，25%，50%，75%，90%，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(duì)各模式20時(shí)的預(yù)報(bào)進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)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(gè)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(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站（其中泰山站屬于高山站不參與評(píng)分，成山頭和長島站參與沿海站部分的評(píng)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(hào)）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(gè)精細(xì)化海區(qū)。

2.3檢驗(yàn)方法

氣溫檢驗(yàn)主要根據(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(hào)）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(jí)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)則根據(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(duì)風(fēng)力等級(jí)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。

3　地面要素預(yù)報(bào)檢驗(yàn)結(jié)果

3.1降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

從各模式對(duì)全省陸地和沿海降水的預(yù)報(bào)評(píng)分可知（圖1a~c），各模式晴雨預(yù)報(bào)TS評(píng)分總體差異不大，大都在80分左右，其中WRF-RUC 對(duì)24h評(píng)分最高、48小時(shí)評(píng)分較差，上海區(qū)域模式和WRF集合對(duì)48h和72h評(píng)分較高。對(duì)于一般性降水和小雨預(yù)報(bào)，各模式TS評(píng)分均在20分左右，EC細(xì)網(wǎng)格評(píng)分略高于其他模式。對(duì)于中雨以上較強(qiáng)降水，集合75%和90%百分位對(duì)24h 和72h評(píng)分略高于其他模式。從降水空、漏報(bào)率來看（圖略），各模式對(duì)中雨以上級(jí)別降水空、漏報(bào)較多，大雨空、漏報(bào)率可達(dá)100%。

從降水的BS評(píng)分可以發(fā)現(xiàn)（圖略），EC細(xì)網(wǎng)格和集合較高百分位的一般性降水和小雨預(yù)報(bào)明顯偏多，中雨以上級(jí)別降水集合較高百分位BS評(píng)分值明顯偏大，模式BS值較大表明其對(duì)相應(yīng)量級(jí)降水的預(yù)報(bào)范圍偏大。

圖1　2015年3—5月全省（120個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站）T639，EC_thin，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 24h（a），48h（b），72h（c）降水預(yù)報(bào)評(píng)分

3.2風(fēng)速預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

從各模式對(duì)全省陸地和沿海日最大風(fēng)速的預(yù)報(bào)評(píng)分看（圖2a~f），無論是陸地還是沿海，T639，EC細(xì)網(wǎng)格分別對(duì)2級(jí)、3級(jí)風(fēng)力的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。對(duì)于4級(jí)以上風(fēng)力的預(yù)報(bào)，全省陸地站點(diǎn)集合最大值和90%百分位的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，沿海地區(qū)24h預(yù)報(bào)集合最大值的準(zhǔn)確率最高，48h和72h集合較高百分位表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)，其中WRF-RUC對(duì)8級(jí)風(fēng)力的48h預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。

圖2　2015年3—5月全?。?20個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站）24h（a），48h（b），72h（c）以及沿海（12個(gè)海區(qū)代表站）24h（d），48h（e），72h（f）T639，EC_thin，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(píng)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(duì)6級(jí)及以上大風(fēng)預(yù)報(bào)偏弱率較大，

7級(jí)及以上大風(fēng)偏弱率大部分模式達(dá)到100%。對(duì)于3級(jí)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(píng)分可見，集合最大值對(duì)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和EC細(xì)網(wǎng)格對(duì)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。

3.3氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

從模式對(duì)2m最高、最低氣溫預(yù)報(bào)評(píng)分結(jié)果來看（圖3a~f），對(duì)于全省陸地站點(diǎn)，2m最高氣溫EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，優(yōu)勢(shì)較明顯；2m最低氣溫EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)略好于T639-MOS。沿海地區(qū)2m最高氣溫EC細(xì)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)優(yōu)勢(shì)顯著下降，集合最大值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高；2m最低氣溫EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍然最高，其次為WRF-RUC和上海區(qū)域模式。

圖3　2015年3—5月全?。?20個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站）24h（a），48h（b），72h（c）以及沿海（12個(gè)海區(qū)代表站）24h（d），48h（e），72h（f）T639，EC_thin，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的2m氣溫預(yù)報(bào)評(píng)分

對(duì)于氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差的分析可知（表1），對(duì)于全省陸地站點(diǎn)，無論2m最高氣溫還是最低氣溫，EC細(xì)網(wǎng)格的平均絕對(duì)誤差最小。對(duì)于沿海地區(qū)，2m最高氣溫集合最大值的平均絕對(duì)誤差最小，而最低氣溫EC細(xì)網(wǎng)格模式的平均絕對(duì)誤差最小。結(jié)合各模式預(yù)報(bào)的平均誤差可見（圖略），各模式對(duì)于全省陸地站點(diǎn)最高氣溫一般預(yù)報(bào)偏低，而對(duì)于沿海最低氣溫一般預(yù)報(bào)偏高。

表1　2015年3—5月全省（120個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站）以及沿海（12個(gè)海區(qū)代表站）T639，EC_thin，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的2m氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差　　　　　　　　　℃

最高氣溫最低氣溫全省陸地　　沿海　　全省陸地　　沿海模式24h　48h　72h　24h　48h　72h　24h　48h　72h　24h　48h　72h 25%　1.78　2.07　2.29　3　3.16　3.33　2.53　2.63　2.94　2.19　2.16　2.24 10%　1.97　2.3　2.62　3.24　3.4　3.62　2.83　2.87　3.22　2.32　2.31　2.41 MIN　1.97　2.27　2.63　3.34　3.49　3.64　3.16　3.07　3.43　2.5　2.41　2.53 BCSH　1.75　1.97　2.19　3.19　3.36　3.52　1.5　1.95　2.17　1.54　1.63　1.68 T639-MOS　1.74　1.99　　　　　1.44　1.55

4　結(jié)論

對(duì)2015年3月—2015年5月各數(shù)值模式產(chǎn)品在全省陸地120站和沿海12個(gè)精細(xì)海區(qū)的降水、日最大風(fēng)速以及日最高最低氣溫預(yù)報(bào)進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明：

（1）對(duì)于晴雨預(yù)報(bào)，各模式TS評(píng)分總體差異不大，其中WRF-RUC對(duì)24h評(píng)分最高、48小時(shí)降水預(yù)報(bào)較差，上海區(qū)域模式和WRF集合對(duì)48h和72h評(píng)分較高。EC細(xì)網(wǎng)格對(duì)于一般性降水和小雨預(yù)報(bào)評(píng)分略高。對(duì)于中雨以上較強(qiáng)降水，各模式空、漏報(bào)較多，集合75%和90%百分位對(duì)24h和72h評(píng)分均高于其他模式。

（2）無論是全省陸地還是沿海，T639和EC細(xì)網(wǎng)格對(duì)2~3級(jí)風(fēng)力預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。4級(jí)以上風(fēng)力的預(yù)報(bào)，集合最大值評(píng)分最高。其中，全省陸地站點(diǎn)集合最大值和90%百分位的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，沿海地區(qū)集合較高百分位均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

（3）對(duì)于全省陸地站點(diǎn)，2m最高氣溫EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，優(yōu)勢(shì)較明顯；2m最低氣溫EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)略好于T639-MOS。沿海地區(qū)2m最高氣溫EC細(xì)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)優(yōu)勢(shì)顯著下降，集合最大值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高；2m最低氣溫EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍然最高，其次為WRF-RUC和上海區(qū)域模式。