2015—2017 年寧夏各天氣預報參考產品質量檢驗分析

陳利偉，吳志岐，馬興明，郭軍偉，楊天柳

（1.西吉縣氣象局，寧夏西吉756200；2.涇源縣氣象局，寧夏涇源756400）

數值天氣預報已經成為現代氣象業務的重要支撐，寧夏氣象臺近幾年也開發引進了數十種數值預報模式，如ECMOS 月、ECMOS 季，T639MOS 月、T639MOS季和WRF9KM、WRF3KM及WRFRUC 等。

張成軍等檢驗了數十種數值模式釋用產品在寧夏天氣預報業務中的預報性能，發現中央氣象臺指導產品預報最低、最高溫度準確率并非最高，不應以中央氣象臺指導產品為主要參考產品[1]。劉梅等分析檢驗了廣東省、山東省、云南省及廣州市區的城鎮預報質量[2-5],楊亞利等對銅川鄉（鎮）及旅游景點預報質量進行了探析[6],熊偉等分析檢驗了多種數值預報產品對貴州、云南及江西的降水預報能力[7-9]，發現同一模式對不同地區、不同季節、不同預報要素的預報能力也不盡相同。

雖然上述學者對城鎮天氣預報質量及數值預報能力做了大量分析檢驗，但由于氣候背景不同，在預報人員變動及數值模式改進等因素的影響下，仍需分析檢驗最新的城鎮天氣預報質量及數值預報能力。

1 資料與方法

1.1 資料

預報資料：2015 年1 月到2017 年12 月3 年中央氣象臺指導產品和多種數值模式釋用產品中的24～72 h 部分。

實況資料：2015 年1 月到2017 年12 月3 年寧夏20 個國家級氣象站的氣溫和降水資料。

1.2 方法

采用《全國城鎮天氣預報質量檢驗方案》中的方法，計算各種預報產品預報最低溫度、最高溫度、晴雨（雪）及一般性降水的準確率。

2 數值模式預報準確率

2.1 最低溫度

T639MOS 月預報最低溫度在24 h 和72 h 準確率最高，分別為74.35%和66.36%，48 h 準確率排名第二，為70.39%；T639MOS 季在48 h 準確率最高，為70.76%，在24 h 和72 h 準確率排名第二，分別為73.39%和65.30%；誤差擇優平均在24 h 和48 h 準確率排名第三，分別為71.78%和68.42%，在72 h 準確率排名第四，為64.99%（見表1）。

2.2 最高溫度

ECMOS 月預報最高溫度在24～72 h 準確率均排名第一，分別為72.47%、70.34%和67.99%；ECMOS 季準確率均排名第二，分別為72.25%、70.32%和66.89%；誤差擇優平均準確率均排名第三，分別為72.07%、67.52%和63.49%（見表2）。

表2 2015—2017 年最高溫度24～72 h 各參考產品正確率

2.3 晴雨(雪）與一般性降水

由于晴雨（雪）和一般性降水具有明顯的季節特征，在每年的1—4 月和10—12 月降水次數較少，檢驗意義較小，因此檢驗晴雨（雪）與一般性降水只選取5—9 月進行檢驗。以2015 年5—9 月準確率最高的6 種參考產品為標準，2016 年和2017 年選取同樣的6 種參考產品進行檢驗。

從圖1 中可以看出，2015 年24 hT639MOS 季準確率最高，為87.50%；中央氣象臺指導產品排名第二，為83.49%；WRFRUC、誤差擇優權重、誤差擇優組合和WRF3KM 排名第三到第六。2016 年WRF3KM準確率排名第一，為83.23%；中央氣象臺指導產品排名第二，為80.11%；T639MOS 季、WRFRUC、誤差擇優權重和誤差最優組合準確率排名第三到第六。2017 年WRF3KM準確率也排名第一，為88.98%，WRFRUC、T639MOS 季、誤差擇優權重和中央氣象臺指導產品確率也都超過了80%，誤差最優組合準確率最低，為78.04%。WRF3KM準確率逐年上升且上升幅度較大，從2015 年的72.76%上升到2017 年的88.98%；中央氣象臺指導產品準確率較穩定，三年的準確率均超過80%；T639MOS 季表現也較好；WRFRUC、誤差擇優權重、誤差擇優組合3 種數值模式準確率較低，3 年里至少有兩年的準確率低于80%；誤差最優組合的準確率3 年間均未超過80%。

圖1 24 h 各參考產品晴雨準確率

從圖2 中可以看出，2015 年和2016 年48 h中央氣象臺指導產品均是準確率最高的參考產品，分別為83.00%和79.61%，2015 年WRFRUC、誤差擇優權重和誤差擇優組合準確率排第二到第四，分別為78.55%、76.66%和76.17%，T639MOS 季和WRF9KM 準確率低于75%；2016 年誤差擇優權重、WRF9KM、WRFRUC 和T639MOS 季準確率 分 列 第二到第五，分別為76.25%、76.03%、75.99%和75.53%，誤差最優組合準確率低于75%，為71.29%。2017 年WRFRUC、WRF9KM 和中央氣象臺指導產品準確率排第一到第三，分別為85.46%、81.92%和81.29%，誤差擇優權重、T639MOS 季和誤差最優組合準確率排名為第四到第六，分別為77.40%、77.32%和75.03。中央氣象臺指導產品準確率較高且穩定，3 年里有兩年的準確率超過80%，2016 年準確率也達到了79.61%；WRF9KM 的準確率逐年上升，從2015 年的72.21%升至2017 年的81.92%。

圖2 48 h 各參考產品晴雨準確率

從圖3 中可以看出，2015 年和2016 年72 h 均是T639MOS 季準確率最高，分別為81.03%和77.31%，2015 年中央氣象臺指導產品準確率排名第二，為79.76%，誤差擇優權重、誤差擇優組合和WRF9KM準確率排名第三到第五，分別為74.26%、73.38%和72.15%，誤差擇優平均準確率未超過70%，為68.28%；2016 年中央氣象臺指導產品排名第二，為77.16%，誤差擇優權重、WRF9KM 和誤差擇優組合準確率排名第三到第五，分別為76.62%、74.56%和72.53%，誤差擇優平均準確率未超過70%，為66.41%；2017 年WRF9KM和中央氣象臺指導產品準確率排名第一與第二，分別為83.48%和81.28%，T639MOS 季、誤差擇優權重和誤差擇優組合準確率排名第三到第五，分別為79.10%、76.79%和76.22%，誤差擇優平均準確率未超過75%，為71.22%。

圖3 72 h 各參考產品晴雨準確率

中央氣象臺指導產品在24～72 h 準確率均較高且穩定，T639MOS 季在24 h 和72 h 準確率較高，但在48 h 準確率較低，WRF3KM 在24 h 準確率逐年上升，且上升幅度較大，WRF9KM在48 h 和72 h準確率逐年上升，其他參考產品準確率均較低。

從圖4 可以看出，2015 年24 hWRF9KM準確率最高，為46.15%，T639 插值、中央氣象臺指導產品和WRF3KM 排名第二到第四，準確率分別為43.31%、43.08%和42.57%，ECTh 插值和誤差擇優權重分列第五、第六，準確率均未超過40%；2016 年24 hT639 插值準確率最高，為42.23%,也是唯一一個準確率超過40%的參考產品，中央氣象臺指導產品準確率排名第二，為39.69%，WRF3KM 準確率排名第三，為37.21%，誤差擇優權重、WRF9KM 和ECTh 插值分列第四至第六名，準確率均低于35%；2017 年WRF3KM準確率排名第一，為48.83%，T639插值準確率排名第二，為44.29%，WRF9KM準確率排名第三，為40.48%，中央氣象臺指導產品、誤差擇優權重和ECTh 插值排第四至第六名，準確率均低于40%。

圖4 24 h 各參考產品降水準確率

從圖5 中可以看出，2015—2017 年3 年48h 降水準確率最高的參考產品均是中央氣象臺指導產品，分別為41.15%、36.85%和39.06%；2015 年WRF9KM 準確率排名第二，為40.29%，T639 插值準確率排名第三，為40.18%，ECTh 插值、WRFRUC 和誤差最優組合分列第四至第六名，準確率均低于40%；2016 年T639 插值準確率排名第二，為35.23%，其他4 種參考產品準確率均未超過35%；2017 年WRFRUC 準確率排名第二，為37.05%，T639 插值準確率排名第三，為35.43%，其他3種參考產品準確率均未超過35%。

圖5 48 h 各參考產品降水準確率

從圖6 中可以看出，2015 年72 h 降水準確率排名第一的參考產品是WRF9KM，為36.78%，中央氣象臺指導產品、ECTh 插值、T639 插值、誤差擇優權重和誤差最優組合，準確率均低于35%，分別為34.01%、33.89%、32.78%、30.87%和29.88%；2016 年T639 插值準確率排名第一，為36.02%，誤差擇優權重、中央氣象臺指導產品和誤差最優組合排第二到第四，分別為33.69%、31.30%和30.31%，ECTh 插值和WRF9KM 準確率均未超過30%；2017 年中央指導準確率排名第一，為38.04%，WRF9KM 準確率排名第二，為35.47%，T639 插值準確率排名第三，為33.04%，誤差最優組合、誤差最優權重和ECTh 插值準確率均未超過30%。

圖6 72 h 各參考產品降水準確率

WRF9KM、中央氣象臺指導產品和T639 插值參考產品的準確率較高，且穩定性較好。

3 結論與小結

預報最低溫度時可以著重參考T639MOS 月和T639MOS 季，預報最高溫度時可著重參考ECMOS月和ECMOS 季，預報晴雨（雪）時可著重參考中央氣象臺指導產品，預報一般性降水時可著重參考WRF9KM、中央氣象臺指導產品和T639 插值。

中央氣象臺指導產品在最低溫度、最高溫度方面的預報準確率不及T639MOS 月、T639MOS 季和ECMOS月、ECMOS季，因此預報員訂正最高、最低溫度時應多參考T639MOS 月、T639MOS 季和ECMOS 月、ECMOS季，并適當增加訂正中央氣象臺指導產品的幅度。

晴雨（雪）和一般性降水的準確率隨季節變化浮動較大，應該著重總結其變化規律，建立穩定可靠的訂正技術體系。