姚 凱 朱曉彤 周冬雪 慕秀香

（1.吉林省氣象臺(tái)，吉林長春 130062；2.吉林省氣象科學(xué)研究所，吉林長春 130062；3.長白山氣象與氣候變化吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春 130062）

1 引言

預(yù)報(bào)產(chǎn)品的檢驗(yàn)對(duì)于了解產(chǎn)品的性能與表現(xiàn)有十分重要的作用， 同時(shí)檢驗(yàn)也是衡量預(yù)報(bào)能力業(yè)務(wù)水平的重要指標(biāo)[1]。 對(duì)于預(yù)報(bào)員來說，不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果的橫向?qū)Ρ瓤梢宰岊A(yù)報(bào)員更加清晰地了解產(chǎn)品的長處與不足， 提升預(yù)報(bào)能力與信心， 同時(shí)這也是研究型業(yè)務(wù)的重點(diǎn)工作之一。 目前， 吉林省氣象工作者針對(duì)各種預(yù)報(bào)產(chǎn)品開展了一定的檢驗(yàn)并且取得了較好的認(rèn)識(shí)[2-4]。

近年來隨著智能網(wǎng)格業(yè)務(wù)的建設(shè)，全國“一張網(wǎng)”的智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)鏈條已經(jīng)趨于成熟，無縫隙、全覆蓋、精細(xì)化的網(wǎng)格產(chǎn)品使定時(shí)、定點(diǎn)、定量的預(yù)報(bào)成為可能， 更加適應(yīng)社會(huì)大眾和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求[5]。 吉林省氣象臺(tái)自2019年底開始智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)單軌試運(yùn)行， 至2020年4月施行完全單軌化， 目前吉林省智能網(wǎng)格業(yè)務(wù)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一年有余， 但是針對(duì)智能網(wǎng)格主觀訂正產(chǎn)品并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的檢驗(yàn)， 預(yù)報(bào)員不能很好地把握各種主觀產(chǎn)品的預(yù)報(bào)效果。 因此，本文針對(duì)2020年全年業(yè)務(wù)運(yùn)行的智能網(wǎng)格最高最低溫度主觀訂正產(chǎn)品（國家指導(dǎo)報(bào)、省級(jí)指導(dǎo)報(bào)與市州訂正報(bào)）以及吉林省氣象臺(tái)開發(fā)的最高最低溫度客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品[6]進(jìn)行了檢驗(yàn)， 并將結(jié)果與EC 細(xì)網(wǎng)格模式進(jìn)行對(duì)比， 以期加強(qiáng)對(duì)于智能網(wǎng)格主客觀產(chǎn)品最高最低溫度預(yù)報(bào)效果的認(rèn)識(shí)。

2 數(shù)據(jù)與方法

本文使用本地化后的全流程檢驗(yàn)包meteva（https://www.showdoc.com.cn/meteva） 進(jìn)行最高最低溫度的檢驗(yàn)，meteva 由國家氣象中心預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)室開發(fā)， 經(jīng)本地化后可以靈活地實(shí)現(xiàn)吉林省內(nèi)任意時(shí)段、任意站點(diǎn)的氣溫、降水檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)的智能網(wǎng)格主觀訂正產(chǎn)品有國家指導(dǎo)報(bào)（以下簡稱SCMOC）、 省級(jí)指導(dǎo)報(bào) （以下簡稱ZDYB）與市州訂正報(bào)（以下簡稱SPCC），三者均取自國家智能網(wǎng)格數(shù)據(jù)池（ftp://10.1.72.215），檢驗(yàn)要素為每日08 時(shí)與20 時(shí)起報(bào)產(chǎn)品的0—72h 最高最低溫度預(yù)報(bào)。 其中由于SCMOC 更新頻數(shù)高，在ZDYB 下發(fā)、SPCC 上傳后仍會(huì)更新， 根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)流程，在檢驗(yàn)過程中，以4:30 與14:30 為節(jié)點(diǎn)，取該產(chǎn)品在節(jié)點(diǎn)時(shí)刻之前最近的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)的智能網(wǎng)格客觀產(chǎn)品為基于歐洲區(qū)域中心高分辨率數(shù)值模式 （ECMWF-HR， 以下簡稱EC）地形訂正的最高最低溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品（以下簡稱GDDZ）。 該產(chǎn)品為吉林省氣象臺(tái)開發(fā)，在實(shí)際業(yè)務(wù)中作為預(yù)報(bào)員制作ZDYB 的客觀背景場[6]。

檢驗(yàn)的實(shí)況數(shù)據(jù)為吉林省參與國家預(yù)報(bào)質(zhì)量評(píng)分的381 站（其中國家站55 站，非國家站326站）觀測數(shù)據(jù)。檢驗(yàn)時(shí)段為2020年全年，并將其分為汛期（5—9月）與非汛期（1—4月與10—12月）分別進(jìn)行檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)時(shí)使用雙線性插值將格點(diǎn)數(shù)據(jù)插值到站點(diǎn)上。

3 檢驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 汛期檢驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 最高溫度

對(duì)于汛期最高溫度來說，GDDZ 的準(zhǔn)確率最高、平均絕對(duì)誤差最低，3 個(gè)時(shí)效內(nèi)準(zhǔn)確率分別達(dá)到了76%、68%、64%，遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)品；在主觀產(chǎn)品中， 預(yù)報(bào)效果最好的為SPCC，3 個(gè)時(shí)效的準(zhǔn)確率分別為61%、59%、58%；ZDYB 的預(yù)報(bào)效果略好于SCMOC（圖1a）。 從技巧來看，SPCC 對(duì)于ZDYB的訂正，以及ZDYB 對(duì)于SCMOC 的訂正均為正技巧，除0—24 h 的最高溫度外，ZDYB 對(duì)于SCMOC的訂正技巧要高于SPCC 對(duì)于ZDYB 的訂正效果（圖1e）。

圖1 汛期0—72 h 最高溫度準(zhǔn)確率（a，單位：%）、最低溫度準(zhǔn)確率（b，單位：%）、最高溫度平均絕對(duì)誤差（c，單位：℃）、最低溫度平均絕對(duì)誤差（d，單位：℃）、最高溫度相對(duì)技巧（e）、最低溫度相對(duì)技巧（f）預(yù)報(bào)檢驗(yàn)結(jié)果

從3 種主觀產(chǎn)品預(yù)報(bào)效果的空間分布來看，均表現(xiàn)為東部復(fù)雜地形處準(zhǔn)確率低、 平均絕對(duì)誤差高，ZDYB 在此地區(qū)的平均絕對(duì)誤差要小于SCMOC 與SPCC，3 種產(chǎn)品誤差主要表現(xiàn)為對(duì)實(shí)況溫度的預(yù)報(bào)值偏低。相對(duì)于ZDYB，SPCC 在全省范圍內(nèi)為正訂正，負(fù)訂正范圍較?。▓D2a、圖2c、圖2e）；相對(duì)于SCMOC，ZDYB 在0—24h 中西部存在一定范圍的負(fù)訂正， 隨著時(shí)效延長負(fù)訂正范圍逐漸縮小，至48—72h，全省基本為正訂正（圖2b、圖2d、圖2f）。 值得注意的是， 在3 個(gè)時(shí)效內(nèi)，ZDYB 較SCMOC 在南部與東部地形復(fù)雜處的訂正較為出色，大部分地區(qū)訂正技巧大于0.1，部分地區(qū)高于0.15。

圖2 汛期最高溫度SPCC 相對(duì)于ZDYB 在0—24h（a）、24—48h（c）、48—72h（e），以及ZDYB 相對(duì)于SCMOC在0—24h（b）、24—48h（d）、48—72h（f）的訂正技巧檢驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 最低溫度

從汛期最低溫度的檢驗(yàn)結(jié)果看， 各種訂正產(chǎn)品的準(zhǔn)確率相差無幾，GDDZ 相較于主觀產(chǎn)品并沒有明顯優(yōu)勢，并且對(duì)于EC 的訂正效果也不再顯著。 根據(jù)準(zhǔn)確率和平均絕對(duì)誤差可以看出（圖1b、 圖1d）， 效果最好的為SPCC； 其次為ZDYB； 之后為SCMOC 和GDDZ。 從訂正情況來看，SPCC 對(duì)于ZDYB 的訂 正， 以及ZDYB 對(duì)于SCMOC 的訂正均為正訂正，并且后者的訂正技巧略高于前者（圖1f）。

從主觀產(chǎn)品最低溫度準(zhǔn)確率空間分布來看，SCMOC 的準(zhǔn)確率隨著時(shí)效延長有明顯的降低，但總體分布趨勢仍是非復(fù)雜地形區(qū)的準(zhǔn)確率要高于復(fù)雜地形區(qū)， 低值區(qū)主要位于敦化與長白山保護(hù)區(qū)附近，平均絕對(duì)誤差大值區(qū)位于長白、二道與松江附近，其他地區(qū)平均絕對(duì)誤差較小，基本在1.5～2.0℃）。ZDYB 對(duì)于SCMOC 的準(zhǔn)確率略有提升，通過訂正，明顯降低了長白、二道與松江附近的平均絕對(duì)誤差。 SPCC 的準(zhǔn)確率在長白、二道與松江較低；通過分析平均誤差可以得知，3 種主觀產(chǎn)品在此地區(qū)存在正誤差。 說明預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)于最低溫度的極端性把握略有不足。 從SPCC 對(duì)ZDYB 的訂正來看（圖3a、圖3c、圖3e），0—24h 東部地形復(fù)雜區(qū)略有負(fù)訂正， 后2 個(gè)時(shí)段的正訂正區(qū)域主要為吉林地區(qū)以及白山、 延邊地區(qū)。 ZDYB 相對(duì)于SCMOC 在西部以及延邊東部有較好的訂正效果（圖3b、圖3d、圖3f），特別是延邊東部盆地部分站點(diǎn)訂正技巧達(dá)到0.2 以上， 但在中部地區(qū)存在較大范圍的負(fù)訂正。

圖3 汛期最低溫度SPCC 相對(duì)于ZDYB 在0—24h（a）、24—48h（c）、48—72h（e），以及ZDYB 相對(duì)于SCMOC在0—24h（b）、24—48h（d）、48—72h（f）的訂正技巧檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 非汛期檢驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 最高溫度

對(duì)于非汛期最高溫度，從準(zhǔn)確率來看，最高的為GDDZ，在0—24h、24—48h、48—72h 的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)品，分別為76%、73%、69%，GDDZ 雖基于EC 模式， 但其預(yù)報(bào)質(zhì)量相對(duì)于EC模式有明顯的提升。 SCMOC 準(zhǔn)確率高于SPCC，ZDYB 的準(zhǔn)確率最低。 最高溫度的平均絕對(duì)誤差呈現(xiàn)的結(jié)果與準(zhǔn)確率類似， 均為GDDZ 最優(yōu)，ZDYB 最差。 從預(yù)報(bào)技巧來看，SPCC 對(duì)ZDYB 有較好的正訂正， 但是ZDYB 和SPCC 對(duì)于SCMOC均為負(fù)訂正，預(yù)報(bào)效果并不理想。

從空間分布來看， 各主觀產(chǎn)品的最高溫度準(zhǔn)確率各地差異不大。SCMOC 的準(zhǔn)確率低值區(qū)與高平均絕對(duì)誤差區(qū)主要位于蛟河、長白、二道一帶，與實(shí)況相比表現(xiàn)為預(yù)報(bào)值偏低；ZDYB 與SCMOC準(zhǔn)確率空間分布類似， 但平均絕對(duì)誤差在東部的表現(xiàn)要略優(yōu)于SCMOC；SPCC 的最高溫度準(zhǔn)確率全省分布也較為均勻， 沒有特別明顯的東西部差異。 從SPCC 對(duì)于ZDYB 的訂正效果來看（圖4a、圖4c、圖4e），全省大部分地區(qū)為明顯的正訂正，多地在0—72h 時(shí)效內(nèi)的訂正技巧高于0.02；0—24h 時(shí)效內(nèi)， 吉林省北部地區(qū)訂正效果不明顯；24—48h 與48—72h 時(shí)效白山東部和長白山保護(hù)區(qū)訂正效果不明顯。從ZDYB 對(duì)SCMOC 的訂正效果看（圖4b、圖4d、圖4f），全省大范圍表現(xiàn)為高數(shù)值的負(fù)訂正， 特別是中西部大部分地區(qū)負(fù)訂正超過1.5，僅在東部地形復(fù)雜區(qū)，即吉林地區(qū)、白山南部、延邊有比較明顯的正訂正，部分地方的訂正技巧大于0.15，說明相較于SCMOC，ZDYB 在東部地形區(qū)有一定的訂正預(yù)報(bào)能力。

圖4 非汛期最高溫度SPCC 相對(duì)于ZDYB 在0—24h（a）、24—48h（c）、48—72h（e），以及ZDYB 相對(duì)于SCMOC在0—24h（b）、24—48h（d）、48—72h（f）的訂正技巧檢驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 最低溫度

非汛期各類預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)最低溫度預(yù)報(bào)能力排序與最高溫度類似， 但其準(zhǔn)確率整體要低于最高溫度， 說明非汛期最低溫度的預(yù)報(bào)仍存在短板。GDDZ 對(duì)于EC 模式的預(yù)報(bào)雖有明顯的提升，但是相比于主觀產(chǎn)品優(yōu)勢并不十分明顯， 在0—24h、24—48h、48—72h 準(zhǔn)確率分別僅為45%、45%、44%。 總體上看，主觀產(chǎn)品中SCMOC 最優(yōu)，SPCC次之， 最差的為ZDYB。 盡管在24—48h 時(shí)效ZDYB 的準(zhǔn)確率 （41%） 略高于SPCC 的準(zhǔn)確率（40%），但其平均絕對(duì)誤差（3.32℃）要高于SPCC的平均絕對(duì)誤差（3.27℃）。 從預(yù)報(bào)技巧來看，SPCC和ZDYB 對(duì)于SCMOC 的訂正均為負(fù)訂正，SPCC對(duì)于ZDYB 略有正訂正，但是并不明顯。

從空間分布來看， 非汛期最低溫度的各主觀產(chǎn)品均存在比較明顯的東西差異， 即西部地區(qū)準(zhǔn)確率要高于東部地區(qū)， 且準(zhǔn)確率分布特征與地形呈現(xiàn)十分密切的關(guān)系。SCMOC 在0—72h 時(shí)效內(nèi)，白城、松原、長春、四平有較高的準(zhǔn)確率，白山東部、延邊和長白山保護(hù)區(qū)準(zhǔn)確率低（最高僅為40%左右）；從平均絕對(duì)誤差看，誤差高值區(qū)主要集中在舒蘭、蛟河、敦化以及白山東部、長白山保護(hù)區(qū)、琿春附近； 與實(shí)況相比，SCMOC 的結(jié)果在上述地區(qū)附近存在十分明顯的正偏差， 最低溫度預(yù)報(bào)值明顯偏高。 ZDYB 的準(zhǔn)確率較SCMOC 有所下降，特別是在吉林西部、通化、白山等地形復(fù)雜處出現(xiàn)了大范圍的準(zhǔn)確率低值區(qū)與平均絕對(duì)誤差大值區(qū)， 僅僅在延邊盆地附近存在較大范圍的準(zhǔn)確率大于50%的區(qū)域；從誤差分析看，平均絕對(duì)誤差大值區(qū)中通化南部、白山西部、延邊盆地為負(fù)誤差，其他地區(qū)為正誤差。 從SPCC 的準(zhǔn)確率可以看出，0—72h 準(zhǔn)確率低值區(qū)主要分布在東部地區(qū)，特別是吉林東部、 延邊北部和西部、 長白山保護(hù)區(qū)附近。另外值得注意的是，SPCC 準(zhǔn)確率在55 個(gè)國家站附近都較高， 在圖中表現(xiàn)為以國家站為中心的閉合高值區(qū)，其他非國家站點(diǎn)的準(zhǔn)確率普遍較低。從預(yù)報(bào)技巧來看， 相對(duì)于ZDYB，SPCC 在0—24h時(shí)效中南部地區(qū)有較好的訂正效果，24—48h 東部有較大范圍的負(fù)訂正，48—72h 中西部基本為正技巧，但整體訂正效果并不明顯，全省各地技巧均不足0.1（圖5a、圖5c、圖5e）。 ZDYB 對(duì)于SCMOC 的訂正在0—72h 表現(xiàn)為中西部大范圍的負(fù)訂正，并且負(fù)訂正幅度較大，部分地方負(fù)訂正超過1.5，僅在白山東部、長白山保護(hù)區(qū)附近有一定的正訂正（圖5b、圖5d、圖5f）。 總體來看，各種主觀模式對(duì)于東部地區(qū)最低溫度準(zhǔn)確率存在較為明顯的短板。

圖5 非汛期最低溫度SPCC 相對(duì)于ZDYB 在0—24h（a）、24—48h（c）、48—72h（e），以及ZDYB 相對(duì)于SCMOC在0—24h（b）、24—48h（d）、48—72h（f）的訂正技巧檢驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語

（1）對(duì)于非汛期最高、最低溫度和汛期最高溫度，GDDZ 的準(zhǔn)確率要遠(yuǎn)高于主觀產(chǎn)品；3 種主觀產(chǎn)品中，非汛期最高最低溫度預(yù)報(bào)SCMOC 表現(xiàn)最優(yōu)，其次為SPCC，最差為ZDYB；汛期最高最低溫度預(yù)報(bào)SPCC 最優(yōu)， 其次為ZDYB， 最差為SCMOC。

（2）從預(yù)報(bào)效果看，主客觀產(chǎn)品對(duì)于非汛期最低溫度的預(yù)報(bào)效果都較差， 在預(yù)報(bào)中存在較為明顯的短板， 特別是東部地區(qū)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍待提升。 3 種主觀產(chǎn)品在全年最高最低溫度的預(yù)報(bào)中都存在比較明顯的東西分布差異， 即中西部的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與平均絕對(duì)誤差要優(yōu)于東部地形復(fù)雜區(qū)。 3 種產(chǎn)品對(duì)于極端性溫度的把握不夠，表現(xiàn)為最低溫度的預(yù)報(bào)較高，最高溫度的預(yù)報(bào)偏低。另外需要指出的是，ZDYB 與SPCC 的全年預(yù)報(bào)都存在國家站的準(zhǔn)確率高于非國家站的現(xiàn)象， 具體表現(xiàn)為準(zhǔn)確率平面圖上一個(gè)個(gè)以國家站為中心的閉合大值區(qū)， 這說明ZDYB 和SPCC 需要進(jìn)一步加強(qiáng)把握對(duì)非國家站點(diǎn)的最高最低溫度預(yù)報(bào)。

（3）從非汛期訂正效果來看，在東部復(fù)雜地形區(qū)的最高最低溫度預(yù)報(bào)方面，ZDYB 對(duì)SCMOC 有一定的正訂正能力，SPCC 對(duì)ZDYB 的訂正效果一般或無明顯訂正； 在中西部最高最低溫度預(yù)報(bào)方面，ZDYB 相對(duì)于SCMOC 為十分明顯的負(fù)訂正，SPCC 相對(duì)于ZDYB 在最高溫度方面全省為明顯的正訂正，在最低溫度方面訂正不明顯。

（4）從汛期訂正效果來看，在最低溫度方面，ZDYB 對(duì)SCMOC 的訂正在南部和東部有明顯的正訂正； 而SPCC 相較于ZDYB 為全省范圍的比較明顯的正訂正。 在最高溫度方面，ZDYB 相對(duì)于SCMOC 在吉林省西部與東部有十分明顯的正訂正，訂正的效果比較明顯，而在上述地區(qū)SPCC 相對(duì)于ZDYB 無明顯訂正效果。

（5）總體來看，相對(duì)于SCMOC，ZDYB 在汛期的訂正效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于非汛期的訂正效果， 并且在東部地形復(fù)雜處都有較明顯的正訂正， 說明預(yù)報(bào)員對(duì)于東部地形復(fù)雜區(qū)的極端溫度有一定的把握。SPCC 對(duì)于ZDYB 的最高溫度有比較好的訂正效果，除東部地形復(fù)雜區(qū)外全省基本均為正訂正，但是市州對(duì)于省臺(tái)最低溫度的訂正效果不明顯。