在現代天氣預報業務中,數值預報具有越來越重要的地位,對預報的準確率也提出了更高的要求[1,2,3,4]。其中,歐洲數值模式具有較高的預報水平,其精細化產品已被廣泛應用于業務中。但受初始場、地形、及模式本身設計等方面的影響,模式產品,特別是對天氣要素的預報產品不可避免地存在一定的誤差。隨著模式的發展和氣象現代化建設的需要,對歐洲數值模式精細化產品的客觀性檢驗顯得尤為重要。
本文通過檢驗2015年1-10月歐洲中心精細化數值預報模式溫度和降雨預報產品的定性定量分析其預報性能,使預報員能了解其性能和特點,對模式產品本地化釋用和提高日常天氣預報準確率具有重要意義。
1 資料來源及統計方法
1.1 檢驗資料
檢驗的數值預報產品是歐洲中心細網格數值模式地面溫度預報和降雨預報產品,檢驗站點為來賓站(109.24°E,23.75°N),檢驗時間為2015年1-12月,檢驗時效為0~24 h、24~48 h、48~72 h。由于歐洲中心在2015年對模式分辨率進行調整,1月5日以后水平分辨率由0.25度變為0.125度,但分辨率為0.25度的只有5 d,且在提取要素時已經做了處理,對檢驗結果影響不大。
1.2 數據質量控制
在提取要素過程中進行質量控制,標記不符合氣候特征的預報值、缺測值,并且不參加該時效檢驗。
1.3 統計方法
1.3.1 降水定性預報檢驗
當預報為有雨,若實況降水量R實≥0.0 mm評定為正確,若實況無雨則評定為空報;當預報為無雨,若實況無雨評定為正確,若實況降水量R實>0.0 mm評定為漏報。定性準確率=報對次數/(報對次數+空報次數+漏報次數)。
1.3.2 降水定量預報檢驗
檢驗分5個降水量級(R實≥0.1 mm、R實≥10 mm、R實≥25 mm、R實≥50 mm和R實≥100 mm,亦即小、中、大、暴和大暴雨以上)。當預報為某量級降水,若實況降水量落在預報區間評定為正確,若實況降水量小于預報區間起始值評定為偏大,若實況降水量大于預報區間終止值評定為偏小,定量正確率=報對次數/(報對次數+偏大次數+偏小次數)。
1.3.3 氣溫定量預報檢驗方法
記F為預報值,O為實況值,M為預報次數,采用兩種氣溫定量檢驗方法。平均偏差,它反映統計時段內氣溫預報的某種系統性誤差。絕對誤差,它反映預報值與實況值的平均偏離程度,因而能反映總誤差情況。
2 降水預報產品檢驗
2.1 降水定性檢驗
從定性檢驗的TS評分、空報率、漏報率來看(圖略),1-10月平均預報準確率為68%,其中非汛期2月的預報準確率低于平均水平,原因是實況降雨日數僅為6天,模式空報較多。前汛期4-6月的預報準確率低于平均水平,也與這幾個月降雨較多、且的空報率較高有關。另外從漏報率來看,歐洲中心降水預報對于降雨過程都有反應,但空報較多。
2.2 降水分級定量檢驗
從2015年1-10月來賓站降水定量預報檢驗定量準確率來看,隨著降水量級的增大,歐洲中心模式預報準確率明顯降低,且對于暴雨及以上量級基本沒有預報出來。
從預報時效來看,隨著預報時長增加,小雨的預報準確率逐漸降低,從24h的65%降低到72h的53%,而中雨預報準確率卻隨預報時效接近而減小,大雨及以上的準確率隨時效增減特征不明顯。對于暴雨量級的降雨,模式預報性能較低,24h的暴雨預報準確率僅為17%,48~72 h時段內沒有預報出來。而大暴雨24h內預報準確率較高,反查后發現,2015年來賓站有三次大暴雨,10月7日暴雨過程中,模式24 h模式預報雨量為97 mm,48 h為107 mm,所以造成48 h大暴雨預報準確率較高。
3 溫度預報檢驗
3.1 來賓站氣溫預報檢驗
3.1.1 最高氣溫預報平均偏差
比較各月偏差來看,1-3月、12月月平均偏差較小,表明最高氣溫預報準確率高;2-3月、12月這段時間內,平均偏差為正值,說明最高氣溫預報普遍偏高;4-11月平均偏差為負值,表明最高氣溫預報偏低。所以最高氣溫預報性能具有一定的季節性特點,春季到夏季,隨著天氣轉暖,最高氣溫預報平均偏差增大,從夏季到秋季,最高氣溫預報平均偏差減小。
3.1.2 最高氣溫預報絕對誤差
比較各月最高氣溫預報的絕對偏差來看,最高氣溫絕對誤差基本都在2.5℃以下,汛期4-9月絕對誤差普遍高于平均水平,這可能受夏季降雨頻繁,對氣溫預報性能影響較大。
3.1.3 最低氣溫預報平均偏差
比較最低氣溫預報平均偏差分析可以看出,最低氣溫預報普遍低于實況,平均偏差基本在1℃以內,與實況溫度較為接近。
3.1.4 最低氣溫預報絕對誤差
從最低氣溫預報絕對誤差來看,各月絕對誤差基本都在1℃左右,說明模式對于最低氣溫預報的性能較好,與實況偏差較小。比較各月來看,9-11月的最低氣溫絕對誤差普遍低于全年水平,可能與降雨減少和冷空氣過程少有關。
4 結論與討論
第一,歐洲中心數值模式精細化降水預報準確性在夏季最低,隨降水量級增大而明顯減小,對暴雨以上量級的預報能力較低,但有一定預報準確性。
第二,最高、最低氣溫預報基本接近實況,絕對誤差大部在2℃以內,且具有一定的季節性,夏季偏差較小,且起伏較小。
第三,由于誤差分析的方法比較粗糙,無法進一步區分具體天氣過程對預報誤差的影響,有待以后繼續研究。
摘要：利用歐洲中心精細化數值預報模式產品資料,對2015年來賓市降水和氣溫預報按月份、量級進行了檢驗評估。結果表明:模式對中雨及以下量級的降水預報準確率較高,暴雨及以上量級預報則不太理想。模式對氣溫預報性能較好,誤差基本在2℃以內,且具有一定的季節性特點。
關鍵詞：數值模式,降水,地面氣溫,對比檢驗
參考文獻
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