赤峰市一次暴雪天氣的ECMWF數值預報誤差分析

摘要：大尺度數值預報在冬季降雪中誤差相對要小很多，降雪過程的大尺度特點能夠在數值預報中完美的體現出來。在局地氣候特點方面及降水邊緣的預報量級上數值預報仍存在較明顯的誤差，本文利用micaps實況資料、EC粗網格數值預報資料分析了2016年11月20日晚，出現在赤峰南部地區的暴雪天氣過程。從中對比這次暴雪預報過程中EC數值預報與實況存在的誤差。實際預報為小雪，實況為暴雪。通過對這次過程的預報誤差分析，逐漸加深在數值預報應用過程中的誤差訂正，加強經驗與數值預報的緊密結合。該研究對經驗豐富的預報員意義深遠，尤其在夏天強對流預報中對于數值預報的訂正顯得更加重要。

關鍵詞：暴雪；模式誤差；數值預報；準地轉；大尺度

中圖分類號： P426.63；P457 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.10.055

我國數值預報的誤差研究論文主要集中在20世紀80、90年代，近年該方面研究呈遞減趨勢。數值預報的飛速發展及年輕預報員的經驗不足，使得對數值預報的訂正在實際預報業務中很難找到突破口。基礎準地轉理論的不扎實與預報經驗總結不足，導致在一線預報員的實際工作中災害性天氣預報能力難以滿足防災減災需要。只有搞清楚數值預報的性能，準在哪不準在哪，才能在實際預報中充分應用數值預報，才能抓住災害預報先機而不會被漏掉。本文主要是引起預報員對數值預報誤差問題的高度重視及經驗預估。

1 大尺度分析

中緯度大尺度運動的重要特征是具有準水平、準靜力平衡、準地轉平衡和準水平無輻散的自由大氣。準地轉理論是在渦度方程中，除散度項外其他各項引入地轉關系而計算的大氣大尺度運動。在預報分析中需要充分考慮大尺度準地轉理論高低空相互影響關系，形成立體分析思維，上下連貫，才能對大的天氣形勢有準確的把握。

該次過程選取降雪過程的理由是數值預報在降雪預報中性能更加優越，降雪過程更符合大尺度特點，對流特點少，范圍廣，系統相對穩定。在降雪過程中若能分析到數值預報的誤差，那么在暖季數值預報的誤差分析更應該高度關注。

2 ECMWF850hpa風場預報與高空觀測對比

2016年11月20日20時ECMWF850hpa 流線場48小時、24小時與初始場以及高空實況uv目錄下的流線疊加對比未發現明顯差異，風速大小不超過4m/s左右的誤差，風向誤差未超過45°。然而與高空觀測plot目錄下的風場對比發現，樂亭站的實況風速較鄰近格點大了10m/s，這說明數值預報的格點場以及實況資料的格點化對實際觀測數據進行了平滑。在850hpa這個層次數值預報的誤差相對較大，一是本身的誤差，二是在平滑過程中產生的誤差。本身的誤差訂正起來較困難，根據實踐經驗，低空急流預報易偏小，風向也存在較小偏差，冷空氣一側風速預報稍偏大，風向誤差微乎其微。

3 ECMWF海平面氣壓場在預報中的重要性

在實際預報中地面與高空建立關聯的立體思維對預報成敗非常重要。這次過程在850hpa風場上代表冷空氣的赤峰附近格點為西北風，代表暖空氣的北京附近的格點為偏南風，冷暖空氣必然會在這中間產生交匯形成降雪，但降雪中心難以確定，預報范圍過大。在這種情況下，需要輔助海平面氣壓進一步縮小落區，大致確定降雪中心，判斷降雪量級。在準地轉理論中地面系統與高空有很好的對應關系。高空的上升與下沉運動對地面造成的減壓和加壓十分明顯，因此地面系統的分析可以有益補充高空系統分析的不足。冷暖空氣交匯中心的確定對降雪中心的確定有指示意義。考慮到850hpa冷鋒式切變線兩側風速較為接近，據此判斷降雪強度不會太大，實際上冬季降雪強度一般都不大。

4 結論和討論

歐洲粗網格數值預報是目前全球準確率最高的模式，但模式預報誤差的存在是必然的。科學合理的認識模式誤差并進行適當訂正意義深遠。多年的應用實踐證明對歐洲粗網格的模式進行適當訂正，可以有效避免很多災害性天氣的漏報。根據多年預報實踐經驗總結出以下幾條應用方法：

一是充分了解各季節、各節氣氣候特點，理清災害種類，有針對性地分析災害天氣特點。

二是抓住500hpa高度場預報的主要形勢，配合海平面氣壓，驗證850hpa風場的準確性，并進行格點平滑誤差的訂正。

三是實況分析時要使用未經格點化的高空和地面觀測的第一手資料，暖季突出分析實況探空的TlnP資料，著重弄清楚不穩定形勢。

四是細致研究局地氣候特點，如赤峰北側在大范圍雨雪過程中經常存在地面高壓阻擋形勢，造成赤峰南北部較大降水差異。

五是在大尺度分析的背景下，進行強對流預報時要配合地面區域自動站資料極大風速和最高氣溫的指示作用。

六是在確定降水中心落區時要牢牢把握住降水過程是冷暖空氣的交匯過程。

七是降水預報實質為冷暖空氣強弱的辯證分析過程，需要有辯證的思維方式。

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作者簡介：訾耀海，本科學歷，工程師，研究方向：強對流天氣預報方法。