SWC-WARMS模式降水產品在西藏地區降水預報質量的檢驗

楊麗敏 格央 李起緒 高勇 次仁拉姆

(1.西藏自治區氣象臺；2.西藏自治區大氣環境科學研究所，西藏 拉薩 850000）

0 引言

近年來，青藏高原氣候變化越來越受到關注，對高原夏半年（汛期）降水和冬半年降水均有較多研究，但相比之下，卻對高原降水模式檢驗的研究較少。西藏高原復雜多樣的地形地貌，形成了獨特的高原氣候，給高原天氣預報特別是降水預報帶來極大的困難[1]。因此，降水預報一直是西藏氣象科研與業務工作的難點之一。隨著數值預報技術的飛速發展，模式定量降水預報已成為業務天氣預報工作中的主要參考依據[2]，特別是成都區域中心的SWC-WARMS 數值模式預報產品目前已成為西藏地區預報員日常工作中非常重要的數值預報參考依據之一[3]。

本文利用成都區域中心的SWC-WARMS 數值模式預報產品和地面實況資料，對該模式在西藏地區的降水預報產品進行檢驗，分析該模式降水產品的誤差空間分布及時間分布特征，形成的詳細的檢驗評估報告，有利于預報員更好的應用和訂正該模式產品。

1 資料選取和使用方法

1.1 檢驗所用資料

本文所選用的資料為西南區域中心下發的SWCWARMS 數值模式預報產品資料和西藏74 站逐日降水資料（包括39 個有人值守站點和25 個縣級自動站），檢驗時段為2015 年1 月1 日至12 月31 日。采用雙線性二次插值方法插值到西藏地區常規預報的74個站點，結合降水實況資料分晴、小雨、中雨、大雨及以上四個等級做預報準確率、漏報率、空報率分析，并做相對誤差、絕對誤差分析，用以檢驗24 小時降水效果。

1.2 降水預報檢驗方法

對降水分級檢驗和累加降水量級檢驗，

TS 評分：

漏報率：

空報率：

對累加降水量級檢驗，k為1～4，分別代表≥0.1mm，≥10.0mm，≥25.0mm，≥50.0mm降水預報。

對晴雨（雪）檢驗，

預報正確率：

式中NA 為有降水預報正確站（次）數，NB 為空報站（次）數、NC 為漏報站（次）數，ND 為無降水預報正確站（次）數，見表3，PC′為數值預報或上級指導預報的PC 評分[4]。

1.3 準確率檢驗方法

以西藏地區所規定的24 小時降水量等級劃分為基礎，實況和SWC-WARMS 數值模式降水預報產品都在同一等級內，則為預報準確，否則為預報錯誤。

1.4 誤差分析方法

用絕對誤差和相對誤差對白天（08～20時）、夜間（20～08時）FY 2C 降水估計和實況資料進行對比分析[5]，計算公式如下：

其中，n為總資料個數，Ri為實況降水量，Fi為FY 2C 的6小時降水估計所累計的白天、夜間12小時降水量，S為絕對誤差，X為相對誤差。

2 SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水累加降水量級檢驗和晴雨質量檢驗

2.1 SWC-WARMS 模式降水產品的夏季降水TS 評分

圖1是SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的TS 評分,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式夏季降水TS 評分在西藏除阿里地區南部和沿雅江中上游地區在40% 左右以外，其余各地評分都在50% 以上，尤其是日喀則南部邊緣地區一線、山南市南部邊緣一線、林芝市和那曲市東南部預報效果較好，TS 評分均在70% 以上。

圖1 SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的TS 檢驗

2.2 SWC-WARMS 模式降水產品的夏季降水空報率

圖2是SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的空報率,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式夏季降水的空報率與SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的TS 評分分布呈現出負相關的分布特征，即在西藏除阿里地區南部和沿雅江中上游地區空報率超過了50% 以外，其余各地的空報率都在50% 以下，尤其是日喀則南部邊緣地區一線、山南市南部邊緣一線、林芝市、那曲市東部和昌都市北部預報效果較好，空報率均在30%以下，對墨脫站的空報率在20%以下。

圖2 SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的空報率

2.3 SWC-WARMS模式降水產品的夏季降水漏報率

圖3 是SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的漏報率,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏夏季降水漏報率均在30%以下，且除日喀則市西北部和那曲西部外，大部分漏報率在20%以下，尤其在阿里地區南部、日喀則市南部、沿雅江中游地區和林芝市，漏報率在5%以下。

圖3 SWC-WARMS模式降水產品對夏季降水的漏報率

2.4 SWC-WARMS 模式降水產品的夏季降水晴雨預報準確率

圖4 是SWC-WARMS 模式降水產品對夏季降水的晴雨預報準確率,從圖中可以看出，SWC-WARMS模式在西藏夏季降水晴雨預報準確率較好，其中阿里地區南部、沿雅江一線河谷地帶和西藏東南部的夏季降水晴雨預報準確率在50%～70%之間，其余地區夏季晴雨預報準確率均超過了70%，尤其是阿里地區大部、那曲市西部和林芝市中部夏季晴雨預報準確率達80%以上，其中尼瑪縣晴雨預報準確率達84.3%，墨脫縣晴雨預報準確率達83%.

圖4 SWC-WARMS模式降水產品夏季降水的晴雨預報準確率

2.5 SWC-WARMS模式降水產品的夏季降水誤差分析

圖5 是SWC-WARMS 模式降水產品夏季降水的誤差分析,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏夏季降水的誤差主要集中在±4mm 之間，尤其是阿里地區大部、那曲市西部，日喀則市西北部和昌都市大部，誤差在-0.1至-2mm之間，即夏季SWC-WARMS模式降水產品在上述地區預報值僅比實況值偏大不到2mm，預報效果較好。在日喀則市南部邊緣地區、山南市南部邊緣地區和林芝市大部，SWC-WARMS模式降水產品預報值比實況值偏大5mm左右，尤其是墨脫站，SWC-WARMS模式降水產品預報值比實況值偏大了22mm。

圖5 SWC-WARMS模式降水產品夏季降水的誤差分析

2.6 SWC-WARMS 模式降水產品的夏季降水絕對誤差分析

圖6 是SWC-WARMS 模式降水產品夏季降水的絕對誤差分析,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏夏季降水的絕對誤差除墨脫站為22mm 外，其余各站絕對誤差均在6mm以下。阿里地區大部、那曲市西部、日喀則市大部和昌都市北部地區的絕對誤差均在2mm 以內，即夏季SWC-WARMS 模式降水產品在上述地區預報值僅比實況值的誤差不到2mm，預報效果較好。在日喀則市南部邊緣地區、那曲市中東部、拉薩市、山南市大部和林芝市大部，SWC-WARMS模式降水產品絕對誤差均在3mm～6mm 之間，即SWC-WARMS 模式降水預報值與實況值相差3mm～6mm 左右，對于墨脫站而言，SWC-WARMS模式降水產品預報值比實況值之間的絕對誤差較大，達到22mm。

圖6 SWC-WARMS模式降水產品夏季降水的絕對誤差分析

3 SWC-WARMS 模式降水產品對冬季降雪累加降水量級檢驗和晴雪質量檢驗

3.1 SWC-WARMS模式降水產品的冬季降雪TS評分

圖7 是SWC-WARMS 模式降水產品對冬季降雪的TS 評分,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式冬季降雪TS 評分在西藏除阿里地區南部、日喀則市南部邊緣、山南市南部邊緣地區和林芝市在50%左右以外，其余各地評分都低于50%以上，尤其是那曲市北部、日喀則市西北部、山南市北部和昌都市東部預報效果較差，TS評分均在10%左右。

圖7 SWC-WARMS模式降水產品對冬季降雪的TS檢驗

3.2 SWC-WARMS模式降水產品的冬季降雪空報率

圖8 是SWC-WARMS 模式降水產品對冬季降雪的空報率,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式冬季降雪的空報率與SWC-WARMS 模式降水產品對冬季降雪的TS 評分分布呈現出負相關的分布特征，即在那曲市北部、日喀則市西北部、山南市北部和昌都市東部預報效果較差，SWC-WARMS模式冬季降雪的空報率超過了60%，部分地方甚至超過80%，但對阿里地區南部、日喀則市南部邊緣地區、山南市南部邊緣地區和林芝市預報效果較好,空報率在30%以下，尤其是墨脫站和聶拉木站的預報質量最優,空報率在20%以下。

圖8 SWC-WARMS模式降水產品對冬季降雪的空報率

3.3 SWC-WARMS模式降水產品的冬季降雪漏報率

圖9 是SWC-WARMS 模式降水產品對冬季降雪的漏報率,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏冬季降雪漏報率大部分在30%以下，尤其是對阿里地區大部、那曲市中東部、拉薩市西部、林芝市和昌都市南部，SWC-WARMS模式降水產品對冬季降雪的漏報率在15%以下，但對日喀則市中部和昌都市北部的北部地方預報質量較差，漏報率超過了80%.

圖9 SWC-WARMS模式降水產品對冬季降雪的漏報率

3.4 SWC-WARMS 模式降水產品的冬季降雪晴雪預報準確率

圖10 是SWC-WARMS 模式降水產品對冬季降雪的晴雪預報準確率,從圖中可以看出，SWC-WARMS模式在西藏冬季降雪晴雪預報準確率較好，大部分地區的晴雪預報準確率都在70%以上，在阿里地區大部、日喀則市、拉薩市、那曲市、山南市和昌都市南部的晴雪預報準確率達到80%以上，尤其是在沿雅江一線河谷地帶，冬季降雪晴雪預報準確率甚至超過了90%，僅在那曲市東部與昌都市西部交界的部分地區晴雪預報準確率較低，在50%左右。

圖10 SWC-WARMS模式降水產品冬季降雪的晴雪預報準確率

3.5 SWC-WARMS模式降水產品的冬季降雪誤差分析

圖11 是SWC-WARMS 模式降水產品冬季降雪的誤差分析,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏冬季降雪的誤差主要集中在±2mm 之間，阿里地區大部、那曲市中西部、日喀則市大部、拉薩市、山南市和昌都市大部誤差僅在-0.1 至-1mm 之間，即冬季SWC-WARMS 模式降水產品在上述地區預報值僅比實況值偏大不到1mm，預報效果較好。在日喀則市南部邊緣地區、山南市南部邊緣地區和林芝市大部地區，SWC-WARMS模式降水產品預報值比實況值偏大2mm 左右，對于墨脫站，SWC-WARMS 模式降水產品預報值比實況值偏大4mm左右，是全區偏差多大的站點，由此可見，SWC-WARMS 模式降水產品冬季預報的效果明顯優于夏季。

圖11 SWC-WARMS模式降水產品冬季降雪的誤差分析

3.6 SWC-WARMS 模式降水產品的冬季降雪絕對誤差分析

圖12 是SWC-WARMS 模式降水產品冬季降雪的絕對誤差分析,從圖中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏冬季降雪的絕對誤差除墨脫站為4mm外，其余各站絕對誤差均在2mm以下。阿里地區大部、那曲市中西部、日喀則市大部、拉薩市、山南市大部和昌都市東部地區的絕對誤差均在1mm 以內，即冬季SWCWARMS模式降水產品在上述地區預報值僅比實況值的誤差不到1mm，預報效果較好。在日喀則市南部邊緣地區、那曲市東部、山南市南部邊緣地區和林芝市，SWC-WARMS模式降水產品絕對誤差均在1mm～2mm之間，即SWC-WARMS 模式降水預報值與實況值相差1mm～2mm 左右，對于墨脫站而言，SWC-WARMS模式降水產品預報值比實況值之間的絕對誤差也不是很大，為4mm。

圖12 SWC-WARMS模式降水產品冬季降雪的絕對誤差分析

4 小結

本文以西南區域中心下發的2015 年SWCWARMS 數值模式降水產品資料和2015 年西藏74 站逐日降水資料為基礎采用雙線性二次插值方法插值到西藏地區常規預報的74個站點，結合降水實況資料分晴、小雨、中雨、大雨及以上四個等級做預報準確率分析，并做相對誤差、絕對誤差分析，對2015 年1 月1日至12 月31 日24 小時降水效果進行檢驗，研究結果表明：SWC-WARMS 模式24 小時降水預報產品對西藏地區降水預報存在雨日較觀測明顯偏多，量級偏大，降水頻次高值區范圍偏大、出現虛假高值區等系統性偏差。此外，模式預報在20～08 時比08～20 時優，24 h 累積降水預報優于12 h 降水預報，尤以中雨及以上量級降水落區預報為甚。