山西省站點日極端溫度的客觀預報訂正方法＊

趙海英，劉宇慶，趙海榮，趙建峰，王 揚

（1.山西省氣象臺，山西 太原 030006；2.神池縣氣象局，山西 忻州 036100）

山西省站點日極端溫度的客觀預報訂正方法＊

趙海英1，劉宇慶1，趙海榮2，趙建峰1，王 揚1

（1.山西省氣象臺，山西 太原 030006；2.神池縣氣象局，山西 忻州 036100）

在對中央臺日極端溫度指導預報產品進行檢驗和誤差分析的基礎上，利用ECMWF數值預報產品，將預報員日常業務中溫度主觀訂正的經驗客觀化，研究了一種能有效提高站點日極端溫度預報準確率的客觀訂正方法，對中央指導預報效果差的月份和有轉折性天氣的時段做了動態誤差客觀訂正。將訂正后的預報產品與中央指導預報產品做了對比檢驗之后，發現訂正產品能有效改善中央指導預報產品的誤差。

日極端溫度；客觀預報；訂正方法；動態誤差

隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，現代天氣預報業務的發展對氣象要素預報精準化程度的要求不斷提高。目前，在天氣預報業務中，省級氣象臺站點要素預報均以中央氣象臺下發的站點氣象要素指導預報為依據[1-6]。隨著現代數值預報及其釋用技術的不斷發展，中央臺站點氣象要素指導預報的準確率越來越高，可提高的空間越來越小，使得省級氣象臺站的訂正難度逐漸加大，特別是日極端溫度預報經常出現負訂正，因此，迫切需要研究能有效提高日極端溫度預報準確率的方法。

由于現代天氣預報業務數據量大、預報站點多、實時性強，定時、定點、定量的全方位無縫隙精細化預報需求必然無法單靠預報員的人工預報來實現，所以，研究高精準度的精細化客觀預報方法才是解決問題的有效途徑。本文在對中央臺日極端溫度指導預報產品進行檢驗和誤差分析的基礎上，研究了一種能有效提高站點日極端溫度預報準確率的客觀訂正方法。

1 資料與方法

本文利用2014-07-01—2016-06-31山西省氣象信息中心歸檔的山西省109站逐日最高、最低溫度觀測實況資料，和對應時段的逐日中央氣象臺精細化站點氣象要素指導預報產品資料，對全省109站的中央指導預報的日極端溫度預報產品做了逐站逐月的對比檢驗。在分析了檢驗結果和誤差特征的基礎上，利用ECMWF（歐洲中期天氣預報中心）模式和ECMWF_thin模式資料，開展了適合山西本省的數值預報釋用技術研究，開發了訂正中央指導預報結果的客觀方法。

2 中央指導預報產品的檢驗結果與誤差分析

對中央指導預報產品進行檢驗和誤差分析發現：①無論是日最高溫度，還是日最低溫度，暖季預報誤差小，可訂正的空間小；冷季預報誤差大，尤其以11月和1月誤差最大，其次是12月和2月，這些月份可訂正的空間大。②中央指導預報在溫度連續穩定變化時的預報效果較好，在出現轉折性溫度變化時預報誤差大，11月份冷空氣活動多，溫度波動多、起伏大，因此，11月日最高溫度和日最低溫度的預報誤差都最大。6—8月溫度變化幅度小，日最高溫度和日最低溫度的預報誤差都小。③中央指導預報在溫度連續穩定變化的時段，誤差具有持續偏大或偏小的特點。④日最高溫度和日最低溫度預報都存在系統性誤差，比如河曲的日最高溫度預報總是偏高，臨汾、運城等地最高溫度預報總是偏低，大同、小店、左權、安澤等站的日最低溫度預報總是偏高。

3 訂正方法

針對上述中央指導預報在溫度連續穩定變化時預報效果較好，在出現轉折性溫度變化時預報誤差大的特點，著重對溫度出現轉折性變化的時段進行訂正。訂正方法參考了預報員日常業務中溫度訂正的主觀經驗。在實際業務工作中，ECMWF 850 hPa溫度一直是地面溫度的重要預報因子。預報員在日常天氣預報業務中發現，ECMWF 850 hPa溫度變化與地面極端溫度的變化具有很強的相關性，對地面極端溫度的預報具有很強的指示性。當預報員主觀訂正溫度時，一般是以實況資料為基礎，以ECMWF 850 hpa溫度預報場的升降幅度為依據進行訂正。

但是，歐洲中心中期預報模式（ECMWF）對形勢預報和溫度演變趨勢的判斷較為準確只是預報員定性的認識，ECMWF 850 hPa的溫度預報對地面日極端溫度預報的指示效果究竟如何，尚未進行過系統性定量化的檢驗。

圖1 2015-11，20點站點實況溫度與對應點歐洲中心850 hPa溫度預報對比圖

因此，本文對2015-11歐洲中心850 hPa的24 h溫度預報做了檢驗，將ECMWF 850 hPa在山西的格點預報與就近對應的站點觀測實況做了對比分析，發現ECMWF 850 hPa溫度與實況溫度變化的步調一致，對站點溫度預報具有較強的指導性。圖1給出了2015-11歐洲中心850 hPa溫度與觀測實況的對比檢驗圖。

由上述對比結果可見，ECMWF 850 hPa溫度與站點實況溫度變化的步調一致。因此，利用ECMWF數值預報產品和實況歷史資料，建立了ECMWF 850 hPa格點24 h變溫幅度與臨近站點日極端溫度24 h變化幅度的線性統計預報方程。在實時預報中，將實時ECMWF 850 hPa格點24 h變溫代入預報方程中，求出站點日極端溫度的24 h變化幅度，再加上前一日日極端溫度實況，得到下一日日極端溫度預報。我們將該預報方法稱為經驗預報方法。

將根據經驗預報方法做的站點日極端溫度預報結果與中央指導預報產品對比檢驗之后發現，在溫度變化相對平穩的時段，該方法預報效果不如中央指導預報，但是，在溫度發生轉折性變化時，該方法預報效果優于中央指導預報。

因此，在訂正預報時，結合2種方法的優點，先用ECMWF 850 hPa24 h變溫幅度判斷溫度是否發生轉折性變化，當850 hPa變溫絕對值≥5℃時，認為發生了轉折性變化。在溫度發生轉折性變化時，采用經驗預報方法。在溫度變化相對平穩的時段，采用中央指導預報結果，但對中央指導預報做了動態誤差訂正，利用前2日的誤差修正當日預報結果。同時，對于預報誤差總是很大的站點，要根據其誤差規律進行客觀訂正，最后生成精細化報文格式的省級訂正產品。用上述訂正方法回算了日極端溫度，并與中央指導預報產品做了對比檢驗。結果表明，該方法能有效訂正中央指導預報。

4 結論

對中央臺日極端溫度指導預報產品進行檢驗和誤差分析發現，無論是日最高溫度，還是日最低溫度，暖季預報誤差小，可訂正的空間小。冷季預報誤差大，可訂正的空間大；在溫度連續穩定變化時，預報效果較好；在出現轉折性溫度變化時，預報誤差大。

將ECMWF 850 hPa在山西的格點預報與就近的站點觀測實況做了對比分析，發現ECMWF 850 hPa溫度與實況溫度變化的步調一致，對站點溫度預報具有較強的指導性。

將ECMWF 850 hPa溫度作為預報因子，建立了站點日極端溫度預報方程，對中央指導預報效果差的月份和有轉折性天氣的時段做了客觀訂正。將訂正后的預報產品與中央指導預報產品做了對比檢驗之后，發現訂正產品能有效改善中央指導預報產品的誤差。

［1］趙云武，祁杰，楊福興，等.MEOFIS平臺的蘇州本地化釋用和氣溫檢驗［J］.氣象科學，2011，31（增刊）：139-144．

［2］漆梁波，曹曉崗，夏立，等.上海區域要素客觀預報方法效果檢驗［J］.氣象，2007，33（9）：11-12.

［3］付洪泰，龐博，袁穎穎.2014年哈爾濱市中央臺精細化指導預報檢驗報告［J］.黑龍江氣象，2015（3）：5-6.

［4］李冬梅，劉慧麗，劉婉莉，等.指導預報檢驗與訂正方法研究［J］.陜西氣象，2012（4）：13-16.

［5］趙金霞，范蘇丹，盧換珍.國家精細化溫度指導預報在天津濱海新區的檢驗訂正［J］.天津科技，2016，43（7）：3-8.

［6］李朝興，李周.2008年汛期國家精細化溫度指導預報在河南區域的檢驗［J］.氣象與環境科學，2009，32（2）：21-25.

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.20.140

2095－6835（2017）20－0140－03

＊［資助項目］山西省氣象局重點項目“基于多模式產品檢驗與釋用的精細化氣象要素客觀預報研究”（SXKZDYB20120901）

〔編輯：白潔〕