沙天陽，唐思瑜，涂靜，黃曉瑩

（廣東省氣象臺，廣東廣州 510640）

廣東省地處熱帶和亞熱帶，瀕臨南海，鄰近孟加拉灣和太平洋，水汽來源豐富、又頻繁。受西風(fēng)帶天氣系統(tǒng)和熱帶天氣系統(tǒng)影響，再加上地形等因素，致使暴雨成為廣東省最主要災(zāi)害性天氣之一，因此暴雨預(yù)報(bào)技術(shù)也一直是業(yè)務(wù)人員主要的研究方向之一。

對于中短期暴雨預(yù)報(bào)結(jié)果的評價(jià)，一般采用暴雨TS評分。早在2012年11月前，國家局已將傳統(tǒng)的暴雨評分規(guī)則由評定24 h總雨量改為評定兩段12 h雨量再合并至24 h，但很長一段時(shí)間內(nèi)，12 h雨量分級標(biāo)準(zhǔn)與24 h不同，2017年9月，國家局將12和24 h雨量分級標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一，并沿用至今。

雖然目前已有部分研究針對模式或主觀的降水預(yù)報(bào)能力進(jìn)行檢驗(yàn)［1-5］，但現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下的暴雨評分變化特點(diǎn)還少有涉及，另外，日常業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中，短期預(yù)報(bào)員通常會更多地關(guān)注24 h累加雨量的預(yù)報(bào)，對于分段雨量預(yù)報(bào)的認(rèn)識還相對偏少，這與現(xiàn)行的評分標(biāo)準(zhǔn)有一定出入，故本研究將對比2018—2020年暴雨24和12 h分段TS評分，以分析兩種標(biāo)準(zhǔn)下評分的變化，以期為業(yè)務(wù)工作提供參考。

1 資料和方法

為檢驗(yàn)過去幾年的暴雨預(yù)報(bào)情況，并評估暴雨分段預(yù)報(bào)效果，本研究主要使用了以下數(shù)據(jù)：（1）2018—2020年逐日20：00（北京時(shí)，下同）起報(bào)的國家站0～12、12～24及0～24 h降水預(yù)報(bào)場及相應(yīng)的降水實(shí)況；主觀預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)主要為廣東省氣象臺（簡稱“省臺”）；（2）2018—2020年ERA5逐小時(shí)再分析資料。

業(yè)務(wù)工作中，對暴雨預(yù)報(bào)的評價(jià)使用TS評分，其含義如下：

TS＝NA／（NA＋NB＋NC），其中，NA、NB和NC分別為命中、空報(bào)和漏報(bào)站點(diǎn)數(shù)。

另外，為方便描述，本研究中出現(xiàn)的分段評分均指0～12和12～24 h雨量預(yù)報(bào)的暴雨TS評分合成為24 h評分的結(jié)果，不分段評分指0～24 h總雨量預(yù)報(bào)的暴雨TS評分。

2 暴雨預(yù)報(bào)評分

廣東省一年四季都有可能出現(xiàn)暴雨，但暴雨仍具有明顯的季節(jié)性［6］。本研究將全年、前汛期（4—6月）和后汛期（7—9月）的暴雨TS評分均作了對比（圖1），發(fā)現(xiàn)2018—2020年，省臺主觀預(yù)報(bào)的分段暴雨TS評分均遠(yuǎn)低于不分段評分，且大部分僅為本身不分段評分的1／2左右，甚至更低，其他客觀預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)如國家和地市的檢驗(yàn)結(jié)果也類似（圖略）。

另外，由于日常業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中，對于不同范圍大小的暴雨預(yù)報(bào)難度通常也有所不同，比如局地暴雨很難把握其落點(diǎn)，而大范圍暴雨過程通常有較明顯的系統(tǒng)配合，其落區(qū)判斷會相對容易一些，故將所有實(shí)況出現(xiàn)了暴雨的日期按照暴雨站數(shù)的多少進(jìn)行了分類：實(shí)況暴雨站數(shù)1～2站稱為小范圍暴雨過程、3～8站稱為中等范圍暴雨過程、9站及以上稱為大范圍暴雨過程。在以上分類基礎(chǔ)上，對小、中、大范圍3類降水過程的暴雨TS評分進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)（圖1），不論分段還是不分段，省臺主觀預(yù)報(bào)對小范圍暴雨過程的預(yù)報(bào)能力極弱，其他主觀預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)的結(jié)果也類似（圖略），相對小范圍和中等范圍過程，主觀對于大范圍暴雨過程的預(yù)報(bào)能力明顯更強(qiáng)，不論分段還是不分段預(yù)報(bào)，其評分都為三者中最高，且基本高于全年或汛期相應(yīng)時(shí)段的評分。

圖1 2018—2020年暴雨TS評分

為進(jìn)一步明確不同范圍暴雨過程的預(yù)報(bào)各項(xiàng)分?jǐn)?shù)得失情況，將2018—2020年間出現(xiàn)的小、中、大范圍暴雨過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，不同范圍暴雨過程的分段預(yù)報(bào)命中、空報(bào)和漏報(bào)相較于不分段預(yù)報(bào)基本均有一定程度下降（表略），其中，命中站次下降最為明顯，如小范圍過程分段命中站次直接由6下降為0，大范圍過程則由581下降至200（圖2）。

圖2 不同范圍暴雨過程的命中及空、漏報(bào)站次

由圖2還可以看到，2018—2020年間大范圍暴雨過程的命中、空報(bào)、和漏報(bào)站次均遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于小、中范圍過程，這也意味著，大范圍過程的評分提高機(jī)會更多，故本研究對大范圍過程的預(yù)報(bào)技巧進(jìn)行了進(jìn)一步探討。

3 評分提升技巧

因各主觀預(yù)報(bào)對小范圍暴雨過程的預(yù)報(bào)能力都很弱，中等范圍次之，而對大范圍暴雨過程的預(yù)報(bào)能力相對最強(qiáng)，且其評分空、漏報(bào)的修正機(jī)會更多，故對大范圍暴雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行了多種嘗試性的處理后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)把預(yù)報(bào)24 h總雨量達(dá)到暴雨量級的站點(diǎn)進(jìn)行12 h分段均賦值暴雨以上量級降水時(shí)，有多個預(yù)報(bào)日的暴雨分段TS評分出現(xiàn)大幅度提升（表1）。這些分段評分有大幅提升的個例，都表現(xiàn)為命中站次的明顯增多和漏報(bào)站次的大幅減少，但同時(shí)，空報(bào)站次也明顯增加。

表1 替換預(yù)報(bào)暴雨站點(diǎn)評分明顯提升個例 站次

為尋找適合使用這種“廣撒網(wǎng)”方式來提高評分的個例特征，對以上5個起報(bào)日所對應(yīng)的實(shí)況環(huán)流場進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，這5個個例均有明顯的持續(xù)性強(qiáng)降水環(huán)流背景，且均與西南季風(fēng)或臺風(fēng)相關(guān)（圖3）。

圖3 各日08：00 925 hPa風(fēng)場（填色風(fēng)速≥12 m／s）

另外，這5個個例在當(dāng)時(shí)的24 h總雨量預(yù)報(bào)場中，均有預(yù)報(bào)較大范圍大暴雨量級降水（圖略）。也就是說，在持續(xù)性強(qiáng)降水環(huán)流背景下，若預(yù)報(bào)24 h總雨量有較大范圍可達(dá)到大暴雨以上量級，則可以考慮將24 h總雨量暴雨以上站點(diǎn)進(jìn)行12 h分段均賦值暴雨以上量級，這可以大幅度提高命中率同時(shí)降低漏報(bào)率，從而顯著提高TS評分。但需要注意的是，這種處理方法大概率也會導(dǎo)致空報(bào)率增加。

4 結(jié)論

1）2018—2020年間，不論是全年還是汛期，暴雨分段的TS評分均遠(yuǎn)低于不分段評分，故業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中，不僅需要關(guān)注24 h總雨量的預(yù)報(bào)，還需要更多地考慮暴雨出現(xiàn)的時(shí)段。

2）在分段和不分段兩種評分規(guī)則下，主觀預(yù)報(bào)對小范圍暴雨的預(yù)報(bào)能力都很弱，中等范圍次之，而對大范圍暴雨預(yù)報(bào)的能力最強(qiáng)，同時(shí)，大范圍暴雨過程的命中、空報(bào)和漏報(bào)均是最多，因此修正機(jī)會也更多。

3）當(dāng)出現(xiàn)與季風(fēng)或臺風(fēng)相關(guān)的持續(xù)性強(qiáng)降水環(huán)流背景，同時(shí)主觀預(yù)報(bào)24 h總雨量有較大范圍可達(dá)大暴雨量級時(shí)，可以考慮將24 h總雨量暴雨以上站點(diǎn)進(jìn)行12 h分段均賦值暴雨以上量級，這有可能較大幅度提高分段暴雨TS評分。