暖季T639 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品2m溫度在永州地區(qū)的檢驗(yàn)評估

李青松 黃海濤 付 煒 梁 升 蔣麗敏 何應(yīng)法

（1.永州市氣象局，湖南 永州 425000；2.民航氣象中心，北京 100122）

1 引言

由于數(shù)值模式受到模式本身誤差和初始場誤差的影響，其預(yù)報(bào)產(chǎn)品必然會存在誤差，因此有必要對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的誤差進(jìn)行分析，以便在實(shí)際業(yè)務(wù)工作中更為客觀有效的對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行釋用。永州地處湖南南部，位于南嶺山脈附近，地形狹長且復(fù)雜，南北跨度大，溫度南北差距明顯，預(yù)報(bào)難度大。目前國家局下發(fā)的 T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中 2m溫度對溫度預(yù)報(bào)有一定的指導(dǎo)作用，但是其本地可用性沒有全面精確的統(tǒng)計(jì)和分析，而當(dāng)前對于T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的檢驗(yàn)評估主要還是處在研究層面[1-7]，并且還只是對模式的總體檢驗(yàn)，而具體到縣市的微觀評估開展得并不多，因此非常有必要對T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行初步的本地化基礎(chǔ)性研究，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供更為專業(yè)的依據(jù)，以提高日常預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)效果。

2 方法與資料

對中國氣象局下發(fā)的T639模式產(chǎn)品08時起報(bào)T2m溫度預(yù)報(bào)場進(jìn)行距離等比插值，獲得與永州地區(qū)11個國家級地面氣象觀測站點(diǎn)對應(yīng)的預(yù)報(bào)值，再對各時次預(yù)報(bào)值與觀測值進(jìn)行誤差分析，了解其誤差分布時空特征，并對模式產(chǎn)品進(jìn)行初步訂正試驗(yàn)，檢驗(yàn)其訂正效果[8]。國家局下發(fā)的T639 T2m產(chǎn)品為240h預(yù)報(bào)時效，共37個時次，預(yù)報(bào)時間分辨率為前60h為3h分辨率，60-120h為6h分辨率，120～168h為12h分辨率，168-240為24h分辨率。

3 誤差分析

3.1 總體誤差分析

對T639模式T2m溫度產(chǎn)品永州地區(qū)暖季（3～9月）總體誤差空間分布情況及各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行分析，T639模式2m溫度各時次總平均誤差（以下稱總誤差）在永州地區(qū)的分布情況，最小總誤差為冷水灘站-1.94℃，最大總平誤差為道縣站-2.67℃，全市11站各時次總誤差為-2.25℃，呈現(xiàn)北部和南部平均誤差較小，而中南部偏大的分布情況，總平均誤差分析表明T639模式2m溫度對于永州地區(qū)具備基本的預(yù)報(bào)能力，但全市不同地區(qū)的預(yù)報(bào)誤差水平不一致，均有一定的空間分布差異。此外，本文還統(tǒng)計(jì)了永州各縣區(qū)最大平均誤差和最小平均誤差的分布情況，最小平均誤差在-0.1～-0.9℃之間，最大平均誤差在-2.8～-3.8℃之間，最小平均誤差在北部及南部較小，而在中南部較大，最大平均誤差在中部較小，在東北部及中南部較大。上述總誤差及最大最小誤差分布情況表明T639模式對于永州北部較為平坦的地形的預(yù)報(bào)效果強(qiáng)于南部復(fù)雜地形的預(yù)報(bào)效果。

3.2 各預(yù)報(bào)時效誤差分析

分析永州地區(qū)不同預(yù)報(bào)時效平均誤差情況，全市各時次平均誤差在0～-4.0℃之間，并存在一個明顯的24h誤差變化振蕩周期，對于08時起報(bào)的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，誤差在11～20時之間逐步增大，20時至次日11時逐步減少。考慮溫度預(yù)報(bào)中大多數(shù)日最高溫度出現(xiàn)在14時至16時，而最低溫度出現(xiàn)在凌晨02～08時，而T639模式2m溫度預(yù)報(bào)誤差在上述兩個時段誤差在-2.0～－3.5℃之間，因此，在參考T639模式2m溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品時，對于最高最低溫度的預(yù)報(bào)可以考慮相對模式輸出做出相應(yīng)調(diào)整。

分析全市各時次平均誤差分布情況，全市各時次平均誤差主要分布在-5～1℃之間（占總頻次的90%以上），在-1～-3℃之間為一個高頻區(qū)間，特別是在前20個時次即60h預(yù)報(bào)時效內(nèi)的誤差主要分布在這一區(qū)間，這表明在天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中釋用T639溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品在60h預(yù)報(bào)時效內(nèi)具有較高的參考價(jià)值。同時，各預(yù)報(bào)時效的誤差頻次分布呈現(xiàn)準(zhǔn)正態(tài)分布，峰值主要出現(xiàn)在-3.0～-1.5℃之間。

3.3 逐月誤差分析

對T639產(chǎn)品2m溫度預(yù)報(bào)逐月誤差分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，全市各月溫度預(yù)報(bào)誤差 90%以上分布于-5～5℃之間，分布于-3～3℃區(qū)間全市平均達(dá)72.23%；在3、4、5及9月在-2～2℃誤差區(qū)間的頻次分布在50%以上。

由于僅對T639產(chǎn)品2m溫度預(yù)報(bào)誤差分布情況進(jìn)行總體粗放的分析不足以了解其更為詳盡的分布特征，因此，本文對各月誤差頻次逐℃分布進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，逐月溫度預(yù)報(bào)誤差分布的離散度存在一定的差異，3～5月誤差分布主要集中于-1～-5℃，6月誤差分布主要集中于-2～-5℃，7月主要集中于-2～-6℃，8月主要集中于-2～-6℃，9月主要集中于-1～-6℃，各月誤差分布呈現(xiàn)預(yù)報(bào)時效越長誤差離散度越大的特征，各月前60h的誤差離散度較更長時次的誤差離散度小，這表明前60h的預(yù)報(bào)效果較好，此外，可以發(fā)現(xiàn)夏季誤差分布離散度比春季小，分布更為集中。

4 訂正方法試驗(yàn)

4.1 永州地區(qū)總體訂正效果檢驗(yàn)

本文采用兩種不同訂正方案對永州地區(qū)暖季T639模式T2m溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行訂正試驗(yàn)，方案一利用上一時次預(yù)報(bào)誤差對本次預(yù)報(bào)場進(jìn)行訂正，均方根誤差在訂正前后有小幅度減小，這表明此訂正方案對于模式預(yù)報(bào)有一定訂正作用；方案二利用前一預(yù)報(bào)時效的誤差對下一時效的預(yù)報(bào)誤差進(jìn)行訂正（傳遞誤差訂正法），均方根誤差在訂正之后較訂正之前有大幅減小，表明訂正方案二對于模式預(yù)報(bào)訂正能力較強(qiáng)。此外，上述兩方案均存在預(yù)報(bào)時效越長，訂正效果越差的基本特征。

4.2 永州地區(qū)逐月訂正效果檢驗(yàn)

采用方案二對永州地區(qū)T639預(yù)報(bào)T2m溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行逐月檢驗(yàn)，對3月份的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行時效誤差訂正，訂正之后均方根誤差整體呈減小趨勢，但在個別時效的訂正效果為負(fù)值，在前60h的訂正效果要好于后面時效；4月訂正效果較3月效果有所提升，前156h的相對訂正效果在40%附近，結(jié)合3.3節(jié)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，即可理解訂正之后的主要誤差分布可由-1～-5℃減小到-1～-3℃，這種訂正效果對于提高日常預(yù)報(bào)有直接而顯著的效果；5月份訂正效果較4月又有小幅度提升，在前144h均超過40%；6～9月訂正之后的效果較3-5月更為顯著，相對訂正效果在前60h最大可達(dá)到60%。綜合3～9月訂正效果表明：相對訂正效果均隨時效的增加而減小，夏季較春季訂正效果更好。訂正試驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中，可采用已知時效誤差對后續(xù)預(yù)報(bào)時效進(jìn)行初步訂正，對于改善短期時段內(nèi)的預(yù)報(bào)效果有一定幫助。

5 結(jié)論與展望

通過對2013年3～9月T639數(shù)值預(yù)報(bào)2m溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品在永州地區(qū)插值應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)分析，表明T639模式2m溫度產(chǎn)品總體誤差分布不均，各時段的誤差也存在差異，誤差分布存在明顯的24h的周期振蕩，預(yù)報(bào)員可以結(jié)合實(shí)際環(huán)流背景充分利用這以特征進(jìn)行初步的直觀訂正，以提高日常預(yù)報(bào)效果。此外還發(fā)現(xiàn)在春季大氣背景變化迅速且復(fù)雜的時段誤差離散度較大，在夏季大氣背景變化較為穩(wěn)定的時段誤差離散度有所減小，這表明T639模式產(chǎn)品同樣存在夏季預(yù)報(bào)效果好于春季的基本特征。

本文針對T639模式2m溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品在永州地區(qū)釋用的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行初步的訂正試驗(yàn)，結(jié)果表明：方案一的訂正效果較差，而方案二對于減小誤差有較好的效果。利用方案二對于不同月份不同季節(jié)進(jìn)行的訂正檢驗(yàn)表明：整體誤差在訂正之后有明顯的減小，相對訂正效果隨時效增加而減小，夏季較春季效果更好。

由于本研究統(tǒng)計(jì)的時段較短，且由于資料的缺失，僅對08時起報(bào)的2m溫度產(chǎn)品進(jìn)行了分析，因此，其代表性和精確程度還有待后續(xù)的研究進(jìn)行驗(yàn)證。此外，本文對訂正方法只進(jìn)行了初步的探討，在隨后的研究中，將采用更有針對性的訂正方法進(jìn)行試驗(yàn)，以期更好的改善T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的釋用效果。

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