多模式溫度預(yù)報(bào)在佳木斯地區(qū)檢驗(yàn)分析

張 鑫，孫洪偉，張 宇，王吉豪，王京京

(佳木斯市氣象局，黑龍江 佳木斯 154000)

1 引言

隨著數(shù)值預(yù)報(bào)發(fā)展， 模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品的時(shí)效性和準(zhǔn)確率不斷提高。 預(yù)報(bào)員已從對(duì)天氣系統(tǒng)實(shí)況分析轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的分析和應(yīng)用[1]，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品成為預(yù)報(bào)工作重要的參考依據(jù)。 預(yù)報(bào)員需要對(duì)模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，分析特點(diǎn)和規(guī)律[2]，通過(guò)主客觀訂正，做出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)[3-5]。 本文利用天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中常用的歐洲中心細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EC）、中央臺(tái)指導(dǎo)預(yù)報(bào)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SCMOC）、歐洲中心集合預(yù)報(bào)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)集合預(yù)報(bào)）、黑龍江省網(wǎng)格融合預(yù)報(bào)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)FUSE）4 種模式與城鎮(zhèn)精細(xì)化預(yù)報(bào) （以下簡(jiǎn)稱(chēng)城鎮(zhèn)報(bào)），結(jié)合實(shí)況氣溫資料進(jìn)行檢驗(yàn)，分析各模式產(chǎn)品對(duì)佳木斯地區(qū)溫度預(yù)報(bào)的適用性， 更好地將數(shù)值模式應(yīng)用于本地氣溫預(yù)報(bào)。

2 資料方法

2.1 資料來(lái)源

模式產(chǎn)品選取 2020年9月1日-2021年8月31日 EC、SCMOC、集合預(yù)報(bào)、FUSE 模式的溫度預(yù)報(bào)及本地城鎮(zhèn)預(yù)報(bào)。

實(shí)況資料使用佳木斯、湯原、樺川、樺南、富錦、同江、撫遠(yuǎn)7個(gè)國(guó)家站逐日最低、最高溫度實(shí)況。

2.2 檢驗(yàn)方法

本文主要采用預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率 （預(yù)報(bào)誤差的絕對(duì)值≤2 ℃的百分率）、平均絕對(duì)誤差、均方根誤差等分析方法對(duì)各模式溫度預(yù)報(bào)進(jìn)行檢驗(yàn)。

其中，Nr為氣溫正確預(yù)報(bào)的站（次）數(shù)，Nf為預(yù)報(bào)的總站（次）數(shù)。 G 為數(shù)值預(yù)報(bào)插值到觀測(cè)站點(diǎn)得到的數(shù)值，O 為佳木斯地區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)觀測(cè)值。

3 檢驗(yàn)結(jié)果

3.1日最高（低）溫度檢驗(yàn)

四種數(shù)值預(yù)報(bào)模式與城鎮(zhèn)報(bào)的日最高、 最低準(zhǔn)確率對(duì)比，72 h時(shí)內(nèi)，日最高氣溫預(yù)報(bào)效果均優(yōu)于日最低氣溫。 24 h日最高氣溫準(zhǔn)確率分析，四種數(shù)值預(yù)報(bào)模式均優(yōu)于城鎮(zhèn)報(bào)，準(zhǔn)確率最高為EC（81.29 %），24 -144 h 內(nèi)，EC 模式均優(yōu)于其它模式，參考價(jià)值最大(圖 1)。

圖1 (a)日最高溫度和(b)日最低溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率

日最低溫預(yù)報(bào)分析顯示， 各模式準(zhǔn)確率整體偏低。24 h 城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)，準(zhǔn)確率為 72.88 %，48-72 h 集合預(yù)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)，96-168 h 城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)。

日最高氣溫平均絕對(duì)誤差分析顯示：24-144 h EC 平均絕對(duì)誤差最低， 整體優(yōu)于其他模式，24 h 絕對(duì)誤差值低至1.28 ℃；168 h 集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品絕對(duì)誤差最低。

日最低氣溫平均絕對(duì)誤差分析顯示：24-72 h FUSE 表現(xiàn)最優(yōu)， 其次為城鎮(zhèn)報(bào)，96-144 h 城鎮(zhèn)報(bào)最優(yōu)，24 h 絕對(duì)誤差最低值為 1.57 ℃；168 h 集合預(yù)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)(圖 2)。

均方根誤差分析顯示：日最高氣溫預(yù)報(bào)，24-120 h EC 整體表現(xiàn)最優(yōu)， 其次為集合預(yù)報(bào)，F(xiàn)USE 整體表現(xiàn)最差；144-168 h 集合預(yù)報(bào)最優(yōu)。日最低溫均方根誤差：24-144 h 城鎮(zhèn)報(bào)整體表現(xiàn)最優(yōu)。 對(duì)于數(shù)值預(yù)報(bào) ，24-72 h，F(xiàn)USE 較 優(yōu) ；96-120 h，SCMOC 較 優(yōu) ；144-168 h，集合預(yù)報(bào)較優(yōu)(圖 3)。

圖3 (a)日最高溫度和(b)日最低溫度均方根誤差

3.2 72 h 逐月日最高（低）氣溫檢驗(yàn)

逐月日最高氣溫準(zhǔn)確率檢驗(yàn)分析顯示：24 h，EC在11月-次年3月整體表現(xiàn)最優(yōu)；4月份除 FUSE外，其它各模式表現(xiàn)都較好；5月集合預(yù)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)，其次為SCMOC和城鎮(zhèn)報(bào)；6-10月各模式準(zhǔn)確率都較高。

48 h，EC 在 11月-次年2月均表現(xiàn)良好；3-4月分別是城鎮(zhèn)報(bào)、SCMOC 最優(yōu)；5-9月各模式準(zhǔn)確率接近；10月FUSE 最優(yōu)，SCMOC、 城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)較好；FUSE 準(zhǔn)確率全年波動(dòng)較大，3-4月準(zhǔn)確率最低，3月份低至 53.16%。

72 h 整體趨勢(shì)與24 h 準(zhǔn)確率趨勢(shì)相似，EC 整體表現(xiàn)較高；FUSE 模式準(zhǔn)確率較低， 且波動(dòng)性大；5-9月各模式準(zhǔn)確率相近，均有較好的參考意義。

逐月日最低氣溫準(zhǔn)確率檢驗(yàn)分析顯示：24-72 h各模式變化相似，11月-次年2月城鎮(zhèn)報(bào)、FUSE、SCMOC 整體表現(xiàn)較好，EC、 集合預(yù)報(bào)波動(dòng)較大；3-5月集合預(yù)報(bào)、EC 準(zhǔn)確率最高；6-10月各模式準(zhǔn)確率相近，均具有參考意義。

對(duì)比逐日最高氣溫與最低氣溫準(zhǔn)確率， 冬半年各模式準(zhǔn)確率均低于夏半年， 各模式夏季準(zhǔn)確率都較高，可作為預(yù)報(bào)依據(jù)。 冬季EC、集合預(yù)報(bào)日最高溫準(zhǔn)確率高、日最低溫準(zhǔn)確率較低。

逐月日最高氣溫平均絕對(duì)誤差分析顯示：24 h，11月-次年3月EC 絕對(duì)誤差最低， 檢驗(yàn)結(jié)果最好，4-10月，F(xiàn)USE 絕對(duì)誤差波動(dòng)較大， 其它各模式誤差均不大，有較好的參考意義。 24-72 h 檢驗(yàn)，EC 表現(xiàn)最好。

逐月日最低氣溫平均絕對(duì)誤差分析顯示：24-72 h 各模式整體變化趨勢(shì)相近；3-10月，各模式平均絕對(duì)誤差較小；11月-次年2月FUSE 最優(yōu)，SCMOC、城鎮(zhèn)報(bào)整體效果也較好。

3.3 72 h 市縣日最高（低）氣溫檢驗(yàn)

全區(qū)日最高氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分析顯示： 24 h 佳木斯地區(qū)東部、 樺川EC 表現(xiàn)最優(yōu)； 佳木斯市、 湯原、 樺南分別是SCMOC、 城鎮(zhèn)報(bào)和 FUSE 表現(xiàn)最優(yōu)； 城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)除佳木斯市、 湯原外， 均不理想，準(zhǔn)確率較低；

48 h 佳木斯市、樺南是SCMOC 表現(xiàn)最優(yōu)；湯原城鎮(zhèn)報(bào)最優(yōu)，其它地區(qū)EC 準(zhǔn)確率最高。

72 h 佳木斯市城鎮(zhèn)報(bào)最優(yōu)， 其它地區(qū)均EC 最優(yōu)。

整體分析，24-72 h，EC 在樺川、富錦、同江、撫遠(yuǎn)地區(qū)準(zhǔn)確率最高；24-48 h，佳木斯、湯原分別為SCMOC和城鎮(zhèn)報(bào)準(zhǔn)確率高。

全區(qū)日最低氣溫準(zhǔn)確率檢驗(yàn)分析顯示：24 h 佳木斯、湯原、同江集合預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率表現(xiàn)最優(yōu)；樺川、富錦城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)；樺南、撫遠(yuǎn)SCMOC、FUSE 表現(xiàn)最優(yōu)。

48 h 佳木斯、湯原是集合預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率表現(xiàn)最優(yōu)；樺川、樺南SCMOC 表現(xiàn)最優(yōu)；同江、撫遠(yuǎn)FUSE 表現(xiàn)最優(yōu)。

72 h 佳木斯、湯原、富錦、同江均為集合預(yù)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)。

整體分析，24-72 h 佳木斯、湯原集合預(yù)報(bào)最優(yōu)；樺南SCMOC 最優(yōu)。24-48 h 富錦、撫遠(yuǎn)分別為城鎮(zhèn)報(bào)和FUSE 最優(yōu)。在最低溫預(yù)報(bào)中，EC 在全區(qū)表現(xiàn)均不理想，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低。

4 結(jié)論

（1）各預(yù)報(bào)模式最高氣溫預(yù)報(bào)均好于最低氣溫；隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長(zhǎng)，預(yù)報(bào)的誤差增大，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率降低。日最高氣溫準(zhǔn)確率檢驗(yàn)，EC 表現(xiàn)最優(yōu)，F(xiàn)USE表現(xiàn)較差。日最低溫檢驗(yàn)中，城鎮(zhèn)報(bào)、集合預(yù)報(bào)表現(xiàn)相對(duì)較好。

（2）平均絕對(duì)誤差、均方根誤差分析，日最高氣溫誤差均低于日最低溫預(yù)報(bào)。24-120 h，日最高氣溫，EC 模式誤差最低。 24-96 h日最低溫預(yù)報(bào)，城鎮(zhèn)報(bào)、FUSE 誤差最低。

（3）逐月日最低、日最高氣溫預(yù)報(bào)在5-10月均表現(xiàn)較好，有較好的參考意義。日最高氣溫顯示，11-次年3月，EC 表現(xiàn)最優(yōu)。 逐月最低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分析，11月-次年2月SCMOC、FUSE、城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)相對(duì)較好。

（4）數(shù)值模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率全區(qū)檢驗(yàn)分析：24-72 h日最高氣溫準(zhǔn)確率檢驗(yàn)，樺川、富錦、同江、撫遠(yuǎn)EC表現(xiàn)最優(yōu)；24-48 h，佳木斯、湯原分別是SCMOC和城鎮(zhèn)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)。 全區(qū)日最低氣溫檢驗(yàn)：24-72 h，佳木斯、湯原集合預(yù)報(bào)表現(xiàn)最優(yōu)；樺南SCMOC 準(zhǔn)確率最高。