歐洲細網(wǎng)格2米溫度預(yù)報產(chǎn)品在防城港市地區(qū)的檢驗

黃春華 彭俊龍 黃瀅

摘 要：利用歐洲中心細網(wǎng)格2米溫度預(yù)報產(chǎn)品和防城港市自動站氣溫資料進行分析。結(jié)果表明：24小時全年低溫準確率79.6%，低溫預(yù)報參考作用較大；低溫預(yù)報在夏季準確率較高，高溫預(yù)報在冬季準確率較高，預(yù)報準確率與預(yù)報時效成反比；高溫預(yù)報準確率較高的地區(qū)位于防城港市東南部、沿海和市東北部一帶，整體準確率不高；夏秋季節(jié)，高溫預(yù)報比實際數(shù)值小的情況占大多數(shù)，低溫預(yù)報比實際數(shù)值大的情況占大多數(shù)；地形高度影響低溫預(yù)報準確率。

關(guān)鍵詞：溫度；預(yù)報檢驗；準確率

中圖分類號：P457.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）28-0073-03

Abstract： The temperature data of Fangchenggang City Automatic Station and the ECMWF two-meter temperature forecast products are analyzed. The results show that the accuracy of 24-hour low temperature forecast is 79.6% in the whole year， the reference role of low-temperature forecast is larger， the accuracy of low-temperature forecast is higher in summer， the accuracy of high temperature forecast is higher in winter， and the accuracy of low-temperature forecast is inversely proportional to that of forecast time-effect. The high temperature forecast accuracy area is located in the southeast of Fangchenggang City， the coastal area and the northeast area of Fangchenggang City， and the overall accuracy rate is not high. In summer and autumn season， the high temperature forecast value is smaller than the actual value account for the majority. The low temperature prediction is larger than the actual value of the majority of cases； terrain height affects the accuracy of low temperature prediction.

Keywords： temperature； forecast test； accuracy

1 概述

隨著氣象科技的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)和人民群眾對氣象服務(wù)的需求在不斷地增加，氣象部門在天氣預(yù)報中面臨著新的挑戰(zhàn)——精細化預(yù)報[1]。精細化天氣預(yù)報業(yè)務(wù)也是全球預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展的總體趨勢，中國氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略把精細化天氣預(yù)報業(yè)務(wù)列為了改革的重點發(fā)展方向之一[2]。隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，數(shù)值天氣預(yù)報模式日趨完善，預(yù)報精度也不斷提高，這給精細化天氣預(yù)報提供了重要的科技支撐，但是，預(yù)報值與實際值之間始終存在誤差。為了掌握數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的預(yù)報性能，更好地對數(shù)值預(yù)報進行解釋應(yīng)用，就需要對數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品進行檢驗，為定量預(yù)報提供訂正的依據(jù)。為此，不少氣象科技人員對不同預(yù)報模式的產(chǎn)品進行了檢驗。陳海鳳等[3]對EC細網(wǎng)格溫度預(yù)報產(chǎn)品在升溫、降溫、平緩天氣3種不同天氣背景下的預(yù)報結(jié)果進行對比檢驗分析，指出當貴陽地區(qū)出現(xiàn)升溫時，預(yù)報質(zhì)量較好，當出現(xiàn)降溫時，預(yù)報效果較差。祁麗燕等[4]指出不同季節(jié)高溫和低溫預(yù)報差異明顯，不同地理區(qū)域預(yù)報性能差別較大，不同天氣形勢下的溫度預(yù)報性能亦不同。

本文通過對防城港市區(qū)域內(nèi)EC細網(wǎng)格2米溫度預(yù)報產(chǎn)品與實況資料的對比分析，檢驗EC細網(wǎng)格2米溫度預(yù)報產(chǎn)品的預(yù)報質(zhì)量，了解模式對本地的預(yù)報性能，為防城港市的溫度預(yù)報提供參考的依據(jù)。

2 資料及方法

2.1 資料來源

資料使用2015年6月-2016年5月，20時（北京時）起報的EC模式的細網(wǎng)格地面2米溫度預(yù)報產(chǎn)品和防城港市區(qū)域自動站20-20時的最低氣溫和最高氣溫實況。

2.2 研究方法

2.2.1 EC細網(wǎng)格2米溫度預(yù)報資料的提取

EC細網(wǎng)格2米溫度提供的資料時次是0-72h為3h間隔，本文所取的最高、最低溫度為預(yù)報時次范圍內(nèi)各格點的最大值和最小值。即24h預(yù)報的最高、最低溫度從03、06、09、12、15、18、21、24時次中挑出，48h預(yù)報的最高、最低溫度從27、30、33、36、39、42、45、48時次中挑出，72h預(yù)報的最高、最低溫度從51、54、57、60、66、72時次中挑出。根據(jù)防城港市范圍內(nèi)格點上的溫度值，通過vb編程，用反距離加權(quán)法[5]插值出防城港市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動站點的溫度預(yù)報值。利用該插值方法進行氣象要素的插值，可解決區(qū)域內(nèi)氣象臺站稀少且分布不均的問題，有效地提高氣象要素空間分辨率。其優(yōu)點是站點有可靠的觀測數(shù)據(jù)，預(yù)報值和觀測值可以進行對比分析。

2.2.2 溫度檢驗使用的方法

3 檢驗結(jié)果分析

3.1 預(yù)報準確率月分布特征

分析圖1，24小時，6-10月高溫預(yù)報的準確率基本都在40%以下，從11月到次年3月準確率相對較高，其中最高是1月份和3月份，都達到60%；從5月份開始又降到30%左右.而24小時最低溫度預(yù)報的準確率與最高溫度準確率基本呈相反的趨勢，6-9月份最低溫度預(yù)報準確率都在80%左右，其中9月份最高，達到了86%，10月突降到74%，11月份又回升。10月到次年1月份，溫度預(yù)報準確率呈波動形勢。2月份降至最低，預(yù)報準確率只有67%，3月后又開始逐步上升，至5月份可達到87.8%，可見，在夏季24小時低溫預(yù)報準確率較，24小時高溫預(yù)報準確率較低。冬季則相反，高溫預(yù)報準確率較高，低溫則偏低。且低溫預(yù)報準確率總體比高溫預(yù)報準確率要高，全年平均最低溫度準確率79.6%，而最高溫度準確率只有40.6%，可見ECMWF的細網(wǎng)絡(luò)資料的最低溫度預(yù)報在全年的參考作用非常大。特別是在6-9月份，預(yù)報準確率較平穩(wěn)。而秋季10月份后，受北方冷空氣南下影響，冷暖空氣交替活動頻繁，升溫和降溫的速度和幅度都比較大，且氣溫變化劇烈，低溫預(yù)報準確率呈現(xiàn)起伏較大的波動。

48、72小時的預(yù)報準確率的波動趨勢和24小時預(yù)報準確率波動趨勢一致。其中72小時波動起伏比24、48小時更明顯一些。

3.2 預(yù)報準確率季節(jié)分布特征

根據(jù)季節(jié)來分析（圖2）， 24-72小時低溫預(yù)報準確率趨勢基本相同，預(yù)報準確率的季節(jié)變化明顯，夏季（6-8月份）和秋季（9-11月）的預(yù)報準確率相對較高，冬季（12月-次年2月）預(yù)報準確率最低，春季（3-5月）預(yù)報準確率回升。0～24h日最低氣溫預(yù)報準確率在夏、秋季節(jié)較高，冬、春季節(jié)較低。

24-72小時低溫預(yù)報準確率，夏季達到80%左右，秋季達到82%，冬季下降明顯，春季又有所回升。無論是春夏秋冬，24-72小時低溫預(yù)報準確率都是逐漸下降的，即預(yù)報時效越長，準確率越低，24小時的低溫預(yù)報準確率最高。

從圖3看出，24-72小時高溫預(yù)報準確率，夏季達到28%左右，秋季達到31-34%，冬季明顯上升到50%以上，春季又有所下降。無論是春夏秋冬，24-72小時高溫預(yù)報準確率基本呈現(xiàn)下降趨勢， 24小時的高溫預(yù)報準確率最高。對比圖4和圖5分析，同時效內(nèi)的最低氣溫的預(yù)報準確率高于最高氣溫預(yù)報準確率。

3.3 預(yù)報準確率空間分布

通過Arcgis軟件，對數(shù)據(jù)進行IDW插值并繪圖得出高低溫預(yù)報準確率的空間分布圖。分析圖4，各區(qū)域自動站點24小時高溫預(yù)報準確率均較低，預(yù)報準確率較高的地區(qū)主要是位于防城港市東南部、沿海和市東北部一帶，但是準確率也不高，較高僅為為50%-68%。而在市中部十萬大山兩側(cè)的高溫預(yù)報準確率較低，僅有11%-31%。

分析圖5，低溫預(yù)報準確率普遍較高，可達85%以上，低溫預(yù)報準確率較低的地區(qū)主要是一些高山站和十萬大山山區(qū)中部，以及沿海的個別站點。

48小時和72小時的低溫預(yù)報、高溫預(yù)報準確率的空間分布圖和24小時的基本相似。

3.4 正負誤差比例分析

6-11月份高溫預(yù)報的負誤差比例較高，即夏秋季高溫預(yù)報比實際數(shù)值小的情況占大多數(shù)，說明最高氣溫報低的時候居多。12月-次年3月，正負誤差比例逐漸接近，到4月份后，負誤差比例又上升。最高氣溫總體上是報低的時候居多。48-72小時的高溫預(yù)報誤差比例基本和24小時高溫預(yù)報誤差比例趨勢相同。

24小時低溫預(yù)報，6-11月份低溫預(yù)報的正誤差比例較高，即夏秋季低溫預(yù)報比實際數(shù)值大的情況占大多數(shù)，說明最低氣溫預(yù)報報高的時候居多。12月-次年3月，正負誤差比例相當，到4月份后，正誤差比例又上升。48-72小時的低溫預(yù)報誤差比例基本和24小時低溫預(yù)報誤差比例趨勢相同。

3.5 地形對氣溫預(yù)報準確率的影響

防城港市地處廣西南部，南臨北部灣，十萬大山山脈橫穿境內(nèi)，山脈南北兩側(cè)氣溫差異大。為了分析防城港市復(fù)雜地形對細網(wǎng)格溫度預(yù)報質(zhì)量的影響，分別計算了高溫、低溫預(yù)報準確率與海拔高度的相關(guān)系數(shù)。根據(jù)計算結(jié)果，24-72小時低溫預(yù)報準確率與海拔高度的相關(guān)系數(shù)分別是-0.590、-0.546、-0.603，在顯著性水平為t=0.01下線性關(guān)系顯著。而24-72小時高溫預(yù)報準確率與海拔高度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.146，-0.122，-0.105，但是均沒有通過顯著性水平為t=0.01的檢驗。可見，地形高度對低溫預(yù)報準確率影響較大。

4 結(jié)束語

本文利用歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）細網(wǎng)格2015年6月-2016年5月的2 米溫度預(yù)報對防城港市內(nèi)區(qū)域自動站的不同時效內(nèi)的預(yù)報準確率進行了檢驗，結(jié)果表明：

（1）全年平均最低溫度準確率79.6%，而最高溫度準確率只有40.6%，最低溫度預(yù)報參考作用較大，特別是在6-9月份，低溫預(yù)報準確率較平穩(wěn)。

（2）低溫預(yù)報在夏季準確率較高，而高溫預(yù)報在冬季準確率較高。無論是高溫預(yù)報還是低溫預(yù)報，預(yù)報準確率與預(yù)報時效成反比，24-72小時預(yù)報準確率都是逐漸下降的，其中24小時的預(yù)報準確率最高。

（3）從空間分布看，高溫預(yù)報準確率較高的地區(qū)主要位于防城港市東南部、沿海和市東北部一帶，但整體準確率不高，最高不超過70%。而低溫預(yù)報準確率整體較高，大部分準確率可達75%以上，低溫預(yù)報準確率較低的地區(qū)主要是一些高山站和十萬大山山區(qū)中部，以及沿海的個別站點。

（4）夏秋季節(jié)，高溫預(yù)報比實際數(shù)值小的情況占大多數(shù)，即最高氣溫報低的時候居多，低溫預(yù)報比實際數(shù)值大的情況占大多數(shù)，即最低氣溫報高的時候居多。

（5）地形高度影響低溫預(yù)報準確率，二者之間的相關(guān)系數(shù)通過了顯著性檢驗。

參考文獻：

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[4]祁麗燕，黃明策，蘇洵.華南西部歐洲細網(wǎng)格2m溫度預(yù)報誤差分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2015，36（4）：1-7.

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