中央臺溫度要素預報與實況差異性研究

何豫秦，劉元珺，楊 瓊

(1．陜西省漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.陜西省漢臺區(qū)氣象局，陜西漢中 723000)

?

中央臺溫度要素預報與實況差異性研究

何豫秦1，劉元珺1，楊 瓊2

(1．陜西省漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.陜西省漢臺區(qū)氣象局，陜西漢中 723000)

根據中短期天氣預報質量檢驗辦法，對2014年1～12月國家氣象中心下發(fā)的日最高氣溫和日最低氣溫指導預報產品24 h的平均絕對誤差、均方根誤差和準確率進行檢驗。結果表明，中央氣象臺指導預報中日最低氣溫的預報質量明顯高于日最高氣溫的預報質量，夏、秋季指導預報的參考性好；預報員對氣溫指導預報的訂正范圍日最低氣溫應控制在1.4 ℃以內，且20：00的訂正幅度小于08：00的，日最高氣溫的訂正范圍應控制在2.0 ℃以內；氣溫預報存在季節(jié)性誤差，日最低氣溫的準確率從大到小依次為夏季、秋季、春季、冬季，日最高氣溫的準確率從大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季。訂正后的預報質量日最高氣溫提升明顯，在實際預報中可以參考使用。

指導預報產品；平均絕對誤差；均方根誤差；準確率；檢驗訂正

隨著數(shù)值預報準確率的不斷提高，EC、T639等數(shù)值預報產品能夠相當準確地預報3～5 d的高空形勢，但對局地的氣象要素預報，受數(shù)值模式分辨率、下墊面等影響則準確率不高[1]。對數(shù)值預報進行檢驗作為一種有效的溫度預報方法，它可以客觀定量地反應數(shù)值預報模式對當?shù)氐念A報水平和系統(tǒng)性誤差，便于預報員使用。有關溫度數(shù)值預報的檢驗，國內很多學者開展了研究[2-7]，尤其是近幾年EC細網格資料、日本細網格資料、中央臺指導預報產品等高分辨率數(shù)值預報產品的投入使用，各地業(yè)務人員對這些數(shù)值產品的本地化釋用研究逐步展開。該研究通過對中央氣象臺指導預報產品中的溫度要素預報能力進行檢驗，分析誤差規(guī)律和特征，為中央氣象臺精細化預報產品的本地化釋用提供一種有效的方法，從而提高對中央臺氣溫指導預報的訂正水平，提升該地區(qū)氣溫預報準確率。

1　資料與方法

1.1資料來源選取國家氣象中心每日下發(fā)的中央氣象臺指導預報產品報文(08：00、20：00)、漢中市11個縣區(qū)的日最高氣溫和最低氣溫實況資料。季節(jié)劃分為春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月～次年2月)。

1.2分析方法根據中短期天氣預報質量檢驗辦法[8]，分別對2014年1～12月中央氣象臺精細化預報產品24 h的日最高氣溫和日最低氣溫的實際誤差、平均絕對誤差、均方根誤差和準確率進行檢驗。根據實際預報業(yè)務水平，將誤差≥5 ℃或≤-5 ℃的預報值作為奇異值剔除，然后通過最小二乘法計算出不同季節(jié)正、負誤差的預報訂正值△T，則最終的氣溫預報值T=Ti-△T。氣溫預報檢驗公式如下：

其中，F(xiàn)i為第i站(次)預報溫度，Oi為第i站(次)實況溫度，預報準確率TT代表|Fi-Oi|≤2 ℃的百分率。Nr為預報正確的站(次)數(shù)，Nf為預報的總站(次)數(shù)。

2　結果與分析

2.1整體檢驗對漢中市2014年全年的中央氣象臺精細化預報質量進行檢驗，結果表明(表1)，全市范圍08：00和20：00中央氣象臺指導預報中日最低氣溫(Td)的預報質量均明顯高于日最高氣溫(Tg)的預報質量，Td預報質量20：00起報的明顯高于08：00起報的，08：00和20：00起報的Tg預報質量錯差很小，指導預報對當?shù)豑d的指導性較好。

全市日最低氣溫的MAE和RMSE08：00和20：00起報的均小于2.0 ℃，08：00起報的MAE主要集中在1.2～1.5 ℃，RMSE主要集中在1.6～2.1 ℃，20：00起報的MAE主要集中在1.2～1.4 ℃，RMSE主要集中在1.5～1.8 ℃，說明預報員對氣溫指導預報的訂正范圍日最低氣溫應控制在1.4 ℃以內，且20：00的訂正幅度小于08：00。日最高氣溫的全市MAE08：00和20：00起報的均小于2.0 ℃，均集中在1.7～1.9 ℃，RMSE均大于2.0 ℃，說明預報員對日最高氣溫的訂正范圍應控制在2.0 ℃以內。

表1漢中市2014年中央氣象臺氣溫指導預報檢驗準確率

Table 1Inspection accuracy of temperature guidance forecast of National Meteorological Centre in Hanzhong City in 2014

%

2.2分季檢驗對漢中市2014年全年的中央氣象臺精細化預報質量分季檢驗表明，全市各縣區(qū)日最低氣溫08：00和20：00起報的準確率從大到小均依次為夏季、秋季、春季、冬季，且20：00起報的準確率高于08：00起報的；春、夏、秋三季預報準確率大部分高于70%，尤其是夏季和秋季20：00預報的準確率分別達91.9%和85.9%，08：00預報的準確率分別達84.1%%和80.9%，指導預報可以直接應用不必訂正，最低氣溫的訂正工作應重點針對冬季。日最高氣溫全市大部分縣區(qū)的預報準確率從大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季，且20：00起報的準確率高于08：00起報的；全市平均來看，同日最高氣溫相比準確率明顯下降，除秋季20：00起報的準確率高于70%外，均低于66%，說明中央臺日最高氣溫的指導預報水平全年偏弱。

分季檢驗氣溫的MAE和RMSE表明，各縣區(qū)日最低氣溫的MAE和RMSE從小到大均依次為夏季、秋季、春季、冬季，且08：00起報日最低氣溫的MAE和RMSE大于20：00起報的；各縣區(qū)日最高氣溫的MAE和RMSE均具有秋冬季小于春夏季的特點。從全市平均來看，日最低氣溫MAE除08：00起報冬季為2.1 ℃外，其余均為0.9～1.7 ℃，尤其是夏季和秋季，分別為0.9和1.1 ℃；日最高氣溫MAE普遍偏大，在1.6 ℃以上，春、夏季達2.0 ℃以上。冬季日最低氣溫08：00和20：00起報的RMSE分別為2.5和2.1 ℃，其余均在2.0 ℃以內，夏季最低，為1.2 ℃；日最高氣溫RMSE全部大于2.0 ℃，春、夏季達2.5 ℃以上，誤差離散程度大。

統(tǒng)計中央氣象臺氣溫指導預報實際誤差(表2)發(fā)現(xiàn)，日最高氣溫的訂正值普遍大于日最低氣溫訂正值，冬季的訂正

表2　2014年漢中市各縣區(qū)氣溫預報訂正值統(tǒng)計

注：“+”表示預報值比實況值高，“-”表示預報值比實況值低。

Note：+ indicated predicted value was higher than the actual value; - indicated predicted value was lower than the actual value.

值普遍較大，這與冬季指導預報偏差大相對應。2015年中央氣象臺精細化指導預報產品中，漢中市日最低、最高氣溫的預報準確率08：00起報分別為80.37%和63.08%，20：00起報分別為80.29%和63.97%。根據表2對應的誤差訂正值訂正后，08：00起報日最低氣溫的預報準確率為83.26%，日最高氣溫為72.28%；20：00起報的日最低氣溫和日最高氣溫的預報準確率分別為83.71%和69.67%。表明日最低、最高氣溫均有一定幅度的提高，且最高溫提升幅度比較明顯。

3　結論

(1)全市平均而言，中央氣象臺指導預報中日最低氣溫的預報質量明顯高于日最高氣溫的預報質量，日最低氣溫預報質量20：00起報的明顯高于08：00起報的。

(2)預報員對氣溫指導預報的訂正范圍日最低氣溫應控制在1.4 ℃以內，且20：00的訂正幅度小于08：00的。預報員對日最高氣溫的訂正范圍應控制在2.0 ℃以內。

(3)氣溫預報存在季節(jié)性誤差，日最低氣溫的準確率從大到小依次為夏季、秋季、春季、冬季，日最高氣溫的準確率從大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季。

(4)中央氣象臺日最低氣溫的指導性較好，尤其是夏、秋季。訂正后的預報質量日最高氣溫提升明顯，在實際預報中可以參考使用。

[1] 曾曉青． 模式輸出統(tǒng)計技術在局地中短期天氣預報中的研究與應用[D]．蘭州：蘭州大學，2010.

[2] 李睿，張藝丹，徐文婷.成都地區(qū)T639 數(shù)值預報產品本地化預報性能檢驗[J].高原山地氣象研究，2011，31(2)：63-66.

[3] 鞏憲偉，王子一，魏婷婷，等.EC 細網格模式對四平地區(qū)氣溫預報檢驗分析[J].氣象災害防御，2016(1)：13-15.

[4] 張超，李娜，賈健.ECMWF 細網格模式2 m溫度產品在烏魯木齊市溫度預報中的檢驗[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9(5)：62-68.

[5] 鄧雪嬌，胡勝，閆敬華．主客觀天氣預報質量對比分析[J].應用氣象學報，2003，14(6)：731-736.

[6] 楊睿敏，楊波，胡江波，等.中央氣象臺精細化預報產品檢驗及誤差分析[J].陜西氣象，2014(6)：19-21.

[7] 楊亞利，張淑敏.銅川鄉(xiāng)鎮(zhèn)及旅游景點預報質量檢驗初探[J].陜西氣象，2015(4)：31-33.

[8] 中短期天氣預報質量檢驗辦法(試行)：氣發(fā)〔2005〕109號[A].2005.

Temperature Elements Forecast and Live Difference of China Central Television

HE Yu-qin1, LIU Yuan-jun1,YANG Qiong2

(1. Meteorological Bureau of Hanzhong City, Hanzhong Shaanxi 723000; 2. Meteorological Bureau of Hantai District, Hanzhong, Shaanxi 723000)

According to the quality test method of short-and-medium term weather forecast, we test the mean absolute error, root mean square error and accuracy rate from January to December 2014. Results showed that in the instruction forecast of National Meteorological Centre, forecast quality of daily minimum temperature was significantly higher than that of daily maximum temperature. Guidance forecast of summer and autumn had good reference value. Correction range of daily lowest temperature should be controlled within 2.0 ℃. Temperature forecast showed seasonal errors. Accuracy rate of daily minimum temperature from big to small was in the order of summer, spring, autumn and winter; the accuracy rate of daily maximum temperature from big to small was in the order of autumn, winter, spring and summer. Forecasting quality of daily maximum temperature after correction significantly improved, which could be used as references in practical forecast.

Guide forecast products; Mean absolute error; Root mean square error; Accuracy rate; Test and revision

2014年陜西省氣象局預報員專項項目(2014Y-19)。

何豫秦(1987- )，男，陜西漢中人，工程師，從事短期天氣預報工作。

2016-06-15

S 165

A

0517-6611(2016)22-177-02