陳 崗，王衛(wèi)光，2，丁一民，童山琳

（1.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，南京 210098；2.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210098；3.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021）

0 引 言

灌溉作為糧食安全生產(chǎn)的重要保障之一，消耗了全國超過60%的總用水量［1］。在全球變化的背景下，極端旱澇事件頻繁發(fā)生［2］，這對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉的穩(wěn)定性帶來了新的挑戰(zhàn)。高效節(jié)約用水變得尤為重要，節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要途徑［3］。節(jié)水灌溉技術(shù)可以分為工程節(jié)水技術(shù)、農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)、生化節(jié)水技術(shù)和管理型節(jié)水技術(shù)，包括各種節(jié)水灌溉方案、種植短生育期品種等［4］。

參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量ET0決定了作物的耗水量，降水可以為作物補(bǔ)充水分，兩者是決定作物灌溉需水量的關(guān)鍵因素。天氣預(yù)報(bào)提供了溫度等信息，可以計(jì)算ET0［5，6］；還包含有未來幾天的降雨信息，將天氣預(yù)報(bào)融入灌溉模式中也是一種有效的節(jié)水模式。在氣候變化和信息化的背景下，將天氣預(yù)報(bào)信息融入灌溉決策變得更有價(jià)值。這個(gè)價(jià)值體現(xiàn)在兩方面：①隨著溫度的增加，極端降水事件增多、強(qiáng)度增強(qiáng)，暴雨發(fā)生的概率越來越大［7］?？赡軇偣嗤晁?，就發(fā)生強(qiáng)降雨，這樣會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田排水和農(nóng)田面源污染。如何有效利用降水成為節(jié)約水資源的重點(diǎn)。②隨著農(nóng)田灌溉的智能化，在決策系統(tǒng)中融入天氣預(yù)報(bào)信息，是實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的基礎(chǔ)。因此，天氣預(yù)報(bào)信息的準(zhǔn)確度，對(duì)于節(jié)水灌溉尤為重要。

越來越多的研究開始關(guān)注天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度并將其應(yīng)用到參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量的預(yù)估［8-14］，然而大部分的研究往往只關(guān)注個(gè)別站點(diǎn)7 d 內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度，而忽略了天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度在空間的變化特征。此外，中國天氣網(wǎng)（http：//www.weather.com.cn/）現(xiàn)在已經(jīng)提供預(yù)報(bào)14 d 甚至是40 d 的天氣情況數(shù)據(jù)，且預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)可以精確到區(qū)縣。本文將采用江蘇省各個(gè)區(qū)縣的天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，定量分析降水預(yù)報(bào)和基于天氣預(yù)報(bào)預(yù)估的參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量的準(zhǔn)確度。研究結(jié)果對(duì)于在灌溉決策中更加有效地利用天氣預(yù)報(bào)信息有著重要意義。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 基本數(shù)據(jù)

江蘇省位于中國東部，地跨東經(jīng)116°18′～121°57′，北緯30°45′～35°20′，地形以平原為主，絕大部分地區(qū)海拔在50 m 以下；處在亞熱帶和暖溫帶的氣候過渡地帶，各地平均氣溫介于13～16oC，各地年平均降水量760～1 215 mm，適合農(nóng)業(yè)種植。本研究收集了中國天氣網(wǎng)（http：//www.weather.com.cn/）江蘇省95 個(gè)縣（市、區(qū)）2019年11月至2020年11月的逐日15 d 天氣預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)（包括最高溫度、最低溫度和天氣情況），15 d 的數(shù)據(jù)包括當(dāng)天實(shí)際的氣象數(shù)據(jù)，以及未來14 d 的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。中國天氣網(wǎng)預(yù)報(bào)的最小范圍為縣（市、區(qū)），江蘇省的縣（市、區(qū)）面積均不是很大，可以假設(shè)一個(gè)縣（市、區(qū)）內(nèi)的天氣情況相同。

1.2 分析方法

1.2.1 參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量分析

溫度是一個(gè)數(shù)值，如果預(yù)報(bào)的溫度跟實(shí)際的溫度的差值較小，就可以認(rèn)為溫度預(yù)報(bào)是準(zhǔn)確的，比如預(yù)報(bào)的溫度和實(shí)際的溫度誤差在±1 ℃時(shí)，我們把相應(yīng)的天數(shù)占總樣本的百分比稱為預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。本文分析了誤差在±1 ℃和±2 ℃時(shí)的準(zhǔn)確率，即下文中的準(zhǔn)確率S1和準(zhǔn)確率S2。

Hargreaves-Samani 公式（HS 公式）只用溫度數(shù)據(jù)便可以計(jì)算ET0［15］。HS 公式多用于計(jì)算干旱半干旱地區(qū)的ET0，在數(shù)據(jù)缺失時(shí)也被FAO 推薦為簡化算法，同時(shí)也建議在有條件的地區(qū)使用該公式計(jì)算ET0時(shí)要基于月或年的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行修正，計(jì)算公式如下：

其中：

式中：ET0-HC為校正后的ET0-HS，mm/d；a、b為校正系數(shù)；ET0-HS為基于公式計(jì)算的參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量，mm/d；α 為常數(shù)，取0.002 3；Ra為天頂輻射，可根據(jù)日序數(shù)及站點(diǎn)的地理緯度計(jì)算，MJ/(m2·d)。

夏興生等［16］給出了全國各個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)HS公式逐月的校正系數(shù)建議值，本文按照給出的建議值取值，徐州、宿遷、連云港三市的區(qū)縣按農(nóng)業(yè)區(qū)C3取值，其他區(qū)縣按農(nóng)業(yè)區(qū)E1取值。

FAO-56 Penman-Monteith（PM）公式算出來的ET0通常用來作為評(píng)價(jià)其他ET0的基準(zhǔn)，但是PM 公式需要的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)較多，而江蘇省的95個(gè)縣（市、區(qū)）沒有足夠的數(shù)據(jù)，因此本文將用HS 公式基于當(dāng)天的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出來的ET0作為基準(zhǔn)，對(duì)ET0預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)。本文還將用以下指標(biāo)對(duì)溫度預(yù)報(bào)和ET0預(yù)報(bào)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 江蘇省各農(nóng)業(yè)區(qū)HS公式逐月的校正系數(shù)建議值Tab.1 Recommended values of monthly correction coefficients of HS in Jiangsu′s agricultural regions

均方根誤差RMSE：觀測(cè)值與真值偏差的平方和與觀測(cè)次數(shù)比值的平方根，用來衡量觀測(cè)值同真值之間的偏差，計(jì)算公式如下：

式中：m為觀測(cè)值和真值的個(gè)數(shù)；xi為觀測(cè)值；yi為真值。

平均絕對(duì)誤差MAE，用來表示觀測(cè)值與真實(shí)值的誤差絕對(duì)值的平均值，能夠更好地反映預(yù)測(cè)值誤差的實(shí)際情況，計(jì)算公式如下：

簡單相關(guān)系數(shù)（r），用來度量兩個(gè)變量間的線性關(guān)系，計(jì)算公式如下：

式中：Cov(x，y)為x與y的協(xié)方差；Var[x]為x的方差；Var[y]為y的方差。

1.2.2 降水分析

根據(jù)是否降水可以把天氣情況分為“有雨”和“無雨”兩種情況（降雪等降水在本文中按照降雨來處理），本文又把“無雨”細(xì)分為“晴”、“晴轉(zhuǎn)陰”和“陰”3 種情況。氣象部門按照降雨量一般把降雨分為小雨（0.1～10.0 mm）、中雨（10.1～25.0 mm）、大雨（25.1～50.0 mm）、暴雨（50.1～100.0 mm）和大暴雨（100.1～200.0 mm），因?yàn)楸┯旰痛蟊┯甑膱?chǎng)次比較少，而且降雨量都很大，在本文中把暴雨和大暴雨歸為一類。天氣情況分類如表2。降雨是一個(gè)二分類問題，可將樣例根據(jù)其真實(shí)類別與預(yù)測(cè)類別的組合劃分為真正例TP、假正例FP、真反例TN、假反例FN四種情形，分類結(jié)果可用“混淆矩陣”表示如表3。

表2 天氣狀況分類Tab.2 Classification of weather conditions

表3 預(yù)報(bào)的混淆矩陣Tab.3 Forecast confusion matrix

在混淆矩陣中，對(duì)角線數(shù)值越大，即TN和TP的值越大時(shí)，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性就更好，準(zhǔn)確率Acc可以反映這種準(zhǔn)確性，計(jì)算公式如下：

除此之外，還有一些其他指標(biāo)也可以反映預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，比如空?qǐng)?bào)率（False alarm rate，F(xiàn)AR）、漏報(bào)率（Missing alarm rate，MAR），計(jì)算公式分別如下：

ROC（Receiver Operating Characteristic）曲線，又稱接受者操作特征曲線，最早應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，用來區(qū)分信號(hào)和噪聲，因?yàn)槠浔鎰e能力，后來被用于評(píng)價(jià)模型的預(yù)測(cè)能力，在本文中，將用ROC 曲線對(duì)降雨預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性進(jìn)行分析。ROC 曲線有兩個(gè)重要的指標(biāo)：真正率（True positive rate，TPR）、假正率（False positive rate，F(xiàn)PR）。其中ROC 曲線的縱坐標(biāo)即為真正率，橫坐標(biāo)為假正率。這兩個(gè)指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

AUC（Area Under ROC Curve）指ROC曲線下方的面積，當(dāng)AUC的值大于0.5，即ROC曲線位于對(duì)角線上方時(shí)，認(rèn)為預(yù)報(bào)有價(jià)值。AUC的值越大，ROC曲線越靠近點(diǎn)（0，1），預(yù)報(bào)的結(jié)果越好。

2 結(jié)果與討論

為了便于劃分，對(duì)于未來14 d 的天氣預(yù)報(bào)，在本文中劃分成了1 d 預(yù)報(bào)、2～4 d 預(yù)報(bào)、5～7 d 預(yù)報(bào)、8～10 d 預(yù)報(bào)和11～14 d 預(yù)報(bào)，并計(jì)算了2～4 d 預(yù)報(bào)、5～7 d 預(yù)報(bào)、8～10 d 預(yù)報(bào)、11～14 d 預(yù)報(bào)結(jié)果的平均值。

2.1 參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量準(zhǔn)確度評(píng)估分析

天氣預(yù)報(bào)中的溫度預(yù)報(bào)包括預(yù)報(bào)一天中的最低溫度Tmin和最高溫度Tmax。表4 為江蘇省全年溫度預(yù)報(bào)的各項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)于準(zhǔn)確率S1，未來1～4 d溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率可以達(dá)到50%以上；對(duì)于準(zhǔn)確率S2，除未來11～14 d 的Tmax預(yù)報(bào)，其他的溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率都可以達(dá)到50%。Tmin預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率比Tmax預(yù)報(bào)的高，相同天數(shù)的預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確率相差10%左右。從RMSE和MAE值也可以看出，Tmin預(yù)報(bào)偏差小，RMSE、MAE分別為2.48、1.35 ℃。通過計(jì)算溫度預(yù)報(bào)值和實(shí)際值的相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)兩者之間的線性關(guān)系比較好，相關(guān)系數(shù)都在0.8 以上，Tmin預(yù)報(bào)的相關(guān)系數(shù)更好，相關(guān)系數(shù)的平均值達(dá)到了0.95。

表4 江蘇省全年溫度預(yù)報(bào)指標(biāo)Tab.4 Annual temperature forecast indicators in Jiangsu Province

圖1為江蘇省溫度預(yù)報(bào)誤差的RMSE和MAE圖，整體上看，江蘇省東南部的氣溫預(yù)報(bào)要比西北部的偏差小。江蘇省未來1～7 d 的Tmax預(yù)報(bào)和未來1～14 dTmin預(yù)報(bào)誤差的RMSE值、MAE值相同，RMSE值均在4.0 ℃以下，MAE值均在2 ℃以下。但是江蘇省北部特別是徐州、宿遷以及淮安、連云港的一部分，這些地區(qū)的未來8～14 dTmax預(yù)報(bào)誤差的RMSE值較大，都在4.5 ℃以上，甚至達(dá)到了6.0 ℃，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度相對(duì)較低。相比未來1～7 d溫度預(yù)報(bào)，江蘇省未來8～14 d 溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度不高，因此在下文中不再考慮。

圖1 江蘇省全年溫度預(yù)報(bào)誤差的RMSE和MAEFig.1 RMSE and MAE of annual temperature forecast errors in Jiangsu Province

計(jì)算江蘇省12 個(gè)月份未來7 d 溫度預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)指標(biāo)如表5 所示。6月和7月Tmax預(yù)報(bào)誤差的RMSE值和MAE值較大，均在4.5 ℃以上，為全年中最差，可能是因?yàn)?、7月受東亞夏季風(fēng)影響較大，江蘇省大部進(jìn)入“梅雨季節(jié)”，天氣情況復(fù)雜、難以預(yù)測(cè)［17］，所以認(rèn)為這個(gè)時(shí)期的預(yù)報(bào)結(jié)果可以接受。和Tmax預(yù)報(bào)相比，Tmin預(yù)報(bào)誤差的RMSE值和MAE值均較小，RMSE基本都在2.5 ℃以下，MAE都在2.0 ℃以下。綜上，可以說明江蘇省未來1～7 d的氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度較好，可以用于ET0預(yù)報(bào)計(jì)算。

表5 江蘇省12個(gè)月份未來7 d溫度預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.5 Evaluation Index of Temperature Forecast for the next 7 days in Jiangsu Province in 12 Months

表6 為江蘇省12 個(gè)月未來7 dET0預(yù)報(bào)的指標(biāo)。表中數(shù)據(jù)顯示，5、6、7 三個(gè)月的ET0預(yù)報(bào)誤差的RMSE值為全年中最大，6月的RMSE值最差，未來2～7 d 的值均超過了3 mm/d，參考意義不大，其他月份的RMSE值較小，未來1 天的RMSE值都在1 mm/d 以 下，未 來2～4 d 的RMSE值基本都在1.5 mm/d 以 下。MAE值的規(guī)律和RMSE值的規(guī)律大致相同。7月未來7天ET0預(yù)報(bào)的簡單相關(guān)系數(shù)r跟其他月份相比，明顯較小，未來5～7 d 預(yù)報(bào)的r值只有0.17，相關(guān)性很差。6、7月可能受“梅雨季節(jié)”影響，未來7 d 的溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度不高，導(dǎo)致ET0預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度也不高。

表6 江蘇省12個(gè)月未來7 d參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量預(yù)報(bào)指標(biāo)Tab.6 Reference crop evapotranspiration forecast index for the next 7 days in 12 months in Jiangsu Province

圖2 為江蘇省未來7 d 參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量預(yù)報(bào)誤差的RMSE和MAE圖?？梢钥闯觯K全省未來1 dET0預(yù)報(bào)誤差的MAE和RMSE均在1 mm/d 以內(nèi)，準(zhǔn)確度最高。全省未來2～7 dET0預(yù)報(bào)誤差的MAE值均在1.5 mm/d 以內(nèi)，未來2～7 dET0預(yù)報(bào)誤差的RMSE值基本都在2 mm/d 以內(nèi)，而且東部未來2～4 d 的ET0預(yù)報(bào)結(jié)果更好，RMSE值 在1.5 mm/d 以 內(nèi)，MAE值 在1.0 mm/d 以內(nèi)。整體來說，江蘇全省未來7 dET0預(yù)報(bào)，東部的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度比中西部的高。

圖2 江蘇省未來7 d參考作物蒸發(fā)騰發(fā)量預(yù)報(bào)誤差的RMSE和MAEFig.2 RMSE and MAE of reference crop evapotranspiration forecast errors in the next 7 days in Jiangsu Province

2.2 降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度評(píng)估分析

江蘇省全年未來14 d 降水預(yù)報(bào)的平均準(zhǔn)確率為0.65，整體結(jié)果較好。未來7 d 的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到了0.75，說明如果不考慮降雨強(qiáng)度的預(yù)報(bào)效果，未來7 d 內(nèi)江蘇省的降水預(yù)報(bào)已經(jīng)能夠較好地說明是否會(huì)降雨，未來8～14 d 的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也達(dá)到了0.56。其中，未來1 d的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，為0.84，這個(gè)程度的降水預(yù)報(bào)已經(jīng)能夠讓人非常信服，隨著預(yù)報(bào)天數(shù)的增加，準(zhǔn)確率下降，未來11～14 d 的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最低，只有0.54，但還在0.5以上，具有一定的參考價(jià)值。

圖3 江蘇省全年降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率Fig.3 Accuracy of annual precipitation forecast in Jiangsu Province

圖4 為江蘇省未來14 d 降水預(yù)報(bào)的ROC曲線，這5 條曲線都在對(duì)角線的左上方，即5 條曲線的AUC都大于0.5，真正率大于假正率，說明未來14 d 的降水預(yù)報(bào)都有價(jià)值。未來1 d 的降水預(yù)報(bào)AUC最大，達(dá)到了0.87，這條ROC曲線十分接近點(diǎn)（0，1），說明未來1 d 的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率非常高。隨著預(yù)報(bào)天數(shù)的增長，ROC曲線越來越接近對(duì)角線，AUC的值也隨之減小。

圖4 江蘇省未來14 d降水預(yù)報(bào)的ROC曲線Fig.4 The ROC curve of the precipitation forecast in the next 14 days in Jiangsu Province

圖5為江蘇省降水預(yù)報(bào)漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率的評(píng)價(jià)結(jié)果。天氣的預(yù)測(cè)值為晴天和晴轉(zhuǎn)陰的漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率相差不大，漏報(bào)率都在0.20 左右，空?qǐng)?bào)率都在0.83 左右。相比之下，陰天的漏報(bào)率更高，為0.53，空?qǐng)?bào)率更低，為0.38。對(duì)降雨的情況來說，小雨的漏報(bào)率為0.17，表明會(huì)有一小部分的小雨會(huì)預(yù)測(cè)不到。暴雨、大雨和中雨的漏報(bào)率都接近于0，表明基本不會(huì)出現(xiàn)實(shí)際有大的降雨，預(yù)報(bào)卻沒有的情況，但是暴雨、大雨和中雨的空?qǐng)?bào)率都在0.96 以上，表明天氣預(yù)報(bào)對(duì)雨量級(jí)大的降雨預(yù)報(bào)還是不準(zhǔn)確，一方面，是因?yàn)橐荒曛谐霈F(xiàn)雨量級(jí)大的降雨場(chǎng)次較少，特別是暴雨，一年中的場(chǎng)次非常少；另一方面，由上文可知江蘇省降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度較高，雨量級(jí)大的降雨預(yù)報(bào)空?qǐng)?bào)率高，可能是因?yàn)轭A(yù)報(bào)和實(shí)際的雨量級(jí)不符，比如預(yù)報(bào)了明天會(huì)下暴雨，但是實(shí)際降雨卻是大雨。一般情況下，出現(xiàn)中雨及以上的降水時(shí)，是不用進(jìn)行灌溉的，因此，又重新計(jì)算了中雨及以上的漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率，發(fā)現(xiàn)漏報(bào)率只有0.08，空?qǐng)?bào)率為0.34，說明天氣預(yù)報(bào)對(duì)是否發(fā)生中雨及以上的降水預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確。

圖5 江蘇省降水預(yù)報(bào)漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率Fig.5 MAR and FAR of precipitation forecasts in Jiangsu Province

江蘇省未來14 d 降水預(yù)報(bào)的漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率如圖6 所示，空白部分的值為0，表明未來8～14d 的天氣預(yù)報(bào)較難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)中雨及以上降雨量級(jí)的降水?？梢郧逦乜吹剑S著預(yù)報(bào)天數(shù)的增加，漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率都在增高。未來8～14 d 的陰天預(yù)報(bào)漏報(bào)率相比其他天氣類型更高，在0.70 左右；空?qǐng)?bào)率中最高的是未來5～14 d的晴天和晴轉(zhuǎn)陰預(yù)報(bào)，在0.80左右。

圖6 江蘇省未來14 d降水預(yù)報(bào)漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率Fig.6 MAR and FAR of precipitation forecasts in the next 14 days in Jiangsu Province

春季、夏季、秋季是作物生長的關(guān)鍵季節(jié)，需水量比較多。圖7 為江蘇省未來14 d 降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率圖，可以直觀地看出春季的未來1 d 降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，全省的準(zhǔn)確率都在0.85 以上，揚(yáng)州、泰州、南通和鎮(zhèn)江以及蘇北地區(qū)的一部分地方準(zhǔn)確率甚至在0.90 以上。江蘇省降水主要集中在夏季，幾乎占全年降水量的1/2［18］，夏季天氣變化劇烈，而且受梅雨季節(jié)（6-7月）的影響，未來1 d 的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高只有0.85，未來5～14 d 的準(zhǔn)確率都在0.60 以下。夏季的未來8～14 d 降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率都在0.50 以下，沒有太大的參考價(jià)值。春季和秋季未來14 d 天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率都在0.50 以上，特別是江蘇省北部未來1～4 d降水預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確率很高，在0.80 以上。綜合來看，江蘇省中部地區(qū)的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率比南部和北部的要低，整體預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相差不大。

圖7 江蘇省未來14 d降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率Fig.7 Accuracy map of precipitation forecast for the next 14 days in Jiangsu Province

表7 為江蘇省12 個(gè)月份未來7 d 降水預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以看出7月份的準(zhǔn)確率最差，不到0.5，可能是受梅雨的影響較大。其他月份的準(zhǔn)確率均在0.65 以上。6、7月因?yàn)榻邓容^多，預(yù)報(bào)出現(xiàn)漏報(bào)的可能也比較大，這兩個(gè)月“有雨”情況的漏報(bào)率最高，特別是小雨（0.30左右）、中雨（0.15左右）、大雨（0.13左右），明顯高于其他月份。暴雨在12個(gè)月份中出現(xiàn)的次數(shù)太少，導(dǎo)致預(yù)報(bào)的空?qǐng)?bào)率很高，但是漏報(bào)率基本都為0，不會(huì)出現(xiàn)漏報(bào)暴雨的情況。

表7 江蘇省12個(gè)月份未來7 d降水預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.7 Evaluation indexes of precipitation forecast for the next 7 days in Jiangsu Province in 12 months

3 結(jié) 論

本文以江蘇省為例，以實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)和HS 公式計(jì)算出的ET0值為基準(zhǔn)，對(duì)預(yù)見期為1～7 d的ET0預(yù)報(bào)進(jìn)行了分析，并對(duì)降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到的結(jié)論主要如下。

（1）Tmin預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率比Tmax預(yù)報(bào)的高，相同天數(shù)的預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確率相差10%左右。江蘇全省未來1～7 d 的Tmax預(yù)報(bào)和未來1～14 dTmin預(yù)報(bào)誤差的RMSE值、MAE值相同，未來1～7 d的氣溫預(yù)報(bào)可以用于計(jì)算ET0預(yù)報(bào)值。江蘇省6月ET0預(yù)報(bào)誤差的RMSE值最差，未來2～7 d 的值均超過了3 mm/d。江蘇全省未來7 dET0預(yù)報(bào)誤差的MAE值均在1.5 mm/d 以內(nèi)，RMSE值基本都在2 mm/d 以內(nèi)。整體來說，未來7 d 的ET0預(yù)報(bào)，江蘇省東部的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度比中西部的高。

（2）江蘇省未來14 d降水預(yù)報(bào)的ROC曲線的AUC值均大于0.5，預(yù)報(bào)具有參考價(jià)值，預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率隨著預(yù)報(bào)天數(shù)的增長會(huì)降低。江蘇省未來降水預(yù)報(bào)對(duì)中雨及以上量級(jí)的降水的漏報(bào)率和空?qǐng)?bào)率最低，分別為0.08 和0.34。4 個(gè)季節(jié)中，江蘇省夏季的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為一年中最低，未來8～14 d 的降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，跟其他季節(jié)的準(zhǔn)確率相比有較大的差距。江蘇省中部地區(qū)的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率比南部和北部的要低，整體預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相差不大。