基于數(shù)值產(chǎn)品的銅仁市溫度預(yù)報(bào)研究

吳明輝,毛建明,田 海

(貴州省銅仁地區(qū)氣象局,貴州 銅仁 554300)

基于數(shù)值產(chǎn)品的銅仁市溫度預(yù)報(bào)研究

吳明輝,毛建明,田 海

(貴州省銅仁地區(qū)氣象局,貴州 銅仁 554300)

通過對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品的對(duì)比分析,應(yīng)用 T639和 T213數(shù)值模式產(chǎn)品,對(duì)銅仁溫度預(yù)報(bào)進(jìn)行研究。對(duì) 2008年 8月—2009年 6月模式預(yù)報(bào)結(jié)果分別進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn) T639模式有預(yù)報(bào)訂正規(guī)律,可以有效地提高銅仁溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

數(shù)值產(chǎn)品;溫度預(yù)報(bào);效果檢驗(yàn)

1 引言

降水、氣溫是天氣預(yù)報(bào)中最基本的要素。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高,人們對(duì)天氣預(yù)報(bào)的需求也不斷增加,氣溫預(yù)報(bào)日益得到人們的關(guān)注。尤其是近幾年,專業(yè)指數(shù)預(yù)報(bào)的研究將服務(wù)內(nèi)容更為細(xì)化,而在大多數(shù)指數(shù)預(yù)報(bào)研究中 (如：人體舒適度預(yù)報(bào)、穿衣指數(shù)預(yù)報(bào)、城鎮(zhèn)火險(xiǎn)預(yù)報(bào)),均要有相應(yīng)準(zhǔn)確的溫度要素預(yù)報(bào)。溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著指數(shù)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

2 基本思路

在溫度預(yù)報(bào)的研究中,依據(jù)以數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ)的技術(shù)路線,選取格點(diǎn)精度高的數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理,計(jì)算出銅仁所在經(jīng)緯度的格點(diǎn)值,作為銅仁對(duì)應(yīng)時(shí)效的預(yù)報(bào)值。同時(shí),根據(jù)次日實(shí)況檢驗(yàn)預(yù)報(bào)結(jié)果,及時(shí)查找預(yù)報(bào)差異,確定訂正誤差值。

3 利用數(shù)值產(chǎn)品研究銅仁預(yù)報(bào)

3.1 資料的選取

目前,數(shù)值預(yù)報(bào)模式有很多,包括：T213模式、T639模式、ECWMF、MM5和 GRAPES等 ,各模式的精度在不斷提高。在眾多的數(shù)值預(yù)報(bào)模式中,根據(jù)如下原則：①預(yù)報(bào)模式空間分辨率相對(duì)較高;②模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品本身準(zhǔn)確率較高、模式運(yùn)行穩(wěn)定;③模式輸出數(shù)據(jù)文件傳輸穩(wěn)定;④不依賴于單一某一種模式產(chǎn)品,多個(gè)模式產(chǎn)品并行,便于對(duì)比檢驗(yàn)。兼顧以上原則,選取 T639和 T123作為研究制作銅仁溫度預(yù)報(bào)的模式產(chǎn)品。T639和 T213溫度預(yù)報(bào)模式為 1°×1°格距,預(yù)報(bào)精度相對(duì)低些,但是模式運(yùn)行和輸出穩(wěn)定,而且 T639的預(yù)報(bào)時(shí)效可以到 96h。T639和 T213模式的預(yù)報(bào)起始場(chǎng)選擇 20時(shí)。經(jīng)過對(duì)選擇的數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,直接計(jì)算出銅仁站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度上的溫度預(yù)報(bào)值作為模式預(yù)報(bào)結(jié)果,進(jìn)一步根據(jù)效果檢驗(yàn)分析結(jié)果。

3.2 數(shù)據(jù)處理

以選取的 T639溫度地面 2m溫度的 6h間隔格點(diǎn)預(yù)報(bào)場(chǎng)和 T213近地面層 1 000hPa溫度 6h間隔格點(diǎn)預(yù)報(bào)場(chǎng)作為銅仁溫度預(yù)報(bào)的起始場(chǎng),應(yīng)用單位網(wǎng)格點(diǎn)內(nèi)等值內(nèi)差的計(jì)算方法,計(jì)算該網(wǎng)格點(diǎn)內(nèi)任一點(diǎn)的模式運(yùn)算值：

如圖 1所示,(m,n)點(diǎn)為任一站點(diǎn)的經(jīng)度、緯度坐標(biāo)值,(M,N),(M,N+1×y),(M+1×x,N),(M+1×x,N+1×y)4點(diǎn)則分別為某一預(yù)報(bào)模式內(nèi)該鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)相臨的西南、西北、東南、東北網(wǎng)格點(diǎn)經(jīng)度、緯度坐度坐標(biāo)值,x和y分別是模式單位經(jīng)度格距和單位緯度格距,而x(M,N),X(M,N+1),(M+1,N),X(M+1,N+1)項(xiàng)分別為對(duì)應(yīng)點(diǎn)的格點(diǎn)值。由式 (1)和式 (2)可以計(jì)算出x(M,n),x(M+1×x,n),代入式 (3)計(jì)算出X(m,n),X(m,n)即為該單位網(wǎng)格點(diǎn)內(nèi)任一點(diǎn)的模式運(yùn)算值,也就是該站點(diǎn)的預(yù)報(bào)值。以上各式中的x可以代換為任一數(shù)值預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)格點(diǎn)值。從而計(jì)算出 T639模式 24h、48h、72h、96h和 T213模式 24h的 02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)的溫度預(yù)報(bào),最高、最低溫度分別從每日 4次溫度預(yù)報(bào)中挑選。

圖 1 格點(diǎn)計(jì)算模式示圖

3.3 計(jì)算輸出

通過 VB編程,將計(jì)算出的 T639模式的 24h、48h、72h、96h的最高溫度和最低溫度以及 T213模式 24h的最高溫度和最低溫度與實(shí)況值作比較,以月為單位將預(yù)報(bào)值和它們之間的差值都寫入數(shù)據(jù)庫中。

4 效果檢驗(yàn)與分析

本文對(duì) 2008年 8月—2009年 6月 T639模式地面 2m溫度預(yù)報(bào)和 T213模式的 1 000hPa溫度預(yù)報(bào)進(jìn)行了效果檢驗(yàn)。最高氣溫、最低氣溫評(píng)定計(jì)算公式為：絕對(duì)誤差E=|S-F|,絕對(duì)誤差≤2℃的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T=P/N,其中S和F分別為銅仁的實(shí)況與預(yù)報(bào)值,P為絕對(duì)誤差≤2℃的天數(shù),N為總天數(shù)。

4.1 T639模式溫度預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)

對(duì)近 1a的資料統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn) T639模式的溫度預(yù)報(bào)的最高氣溫和最低氣溫預(yù)報(bào)普遍偏低,其 24h、48h、72h、96h的絕對(duì)誤差≤2℃的平均正確率都不高,最高氣溫平均為 28%,最低氣溫為 37%。通過分析發(fā)現(xiàn),其最高氣溫預(yù)報(bào)和最低氣溫預(yù)報(bào)偏低,但可以訂正,訂正后其平均正確率得到了較大的提高,最高氣溫平均為 52%,特別是最低氣溫,訂正后其平均正確率為 78%

4.2 T213模式溫度預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)

T213模式 24h最高氣溫預(yù)報(bào)有時(shí)偏高,有時(shí)偏低,沒有規(guī)律性,其最低氣溫預(yù)報(bào)普遍偏高。其 24h的絕對(duì)誤差≤2℃的平均正確率最高氣溫平均為38%,最低氣溫平均為 10%以下。而且通過分析,T213模式的最高溫度預(yù)報(bào)無法訂正,最低溫度預(yù)報(bào)可以訂正,但效果不好。

5 結(jié)語

①T639模式預(yù)報(bào)最高氣溫和最低氣溫普遍偏低,絕對(duì)誤差的平均正確率不高,但可以訂正,經(jīng)過初步的訂正后,預(yù)報(bào)正確率得到了極大的提高,特別是最低氣溫提高較大。在經(jīng)過更為精確的訂正后,應(yīng)該還有提高的空間。

②T213模式預(yù)報(bào)最高和最低溫度效果不好,而且無法通過訂正來提高其正確率,該模式不適合作銅仁的溫度預(yù)報(bào)。

③T639模式的 24h、48h、72h、96h的最高和最低溫度預(yù)報(bào)在今后的實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中可以評(píng)估經(jīng)過訂正后的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)我區(qū)站點(diǎn)預(yù)報(bào)定量化上的準(zhǔn)確率,以便能夠更好地改進(jìn)和利用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品,使其成為我區(qū)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的主要參考依據(jù)。

④目前我們只檢驗(yàn)分析了 T639模式和 T213模式,而且由于 T639模式資料時(shí)間較短,我們還沒有對(duì)其作全面的檢驗(yàn),但利用數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品為主制作銅仁的溫度預(yù)報(bào),結(jié)合本地氣候特點(diǎn)進(jìn)行主客觀訂正為輔的技術(shù)路線是我區(qū)提高溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的客觀選擇。

[1] 張繼贏,費(fèi)杰,邢宇航,汪麗新 .基于數(shù)值產(chǎn)品的鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)方法研究與應(yīng)用[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),23(1).

[2] 李忠慧,張磊,柴聞?dòng)?.四平市鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)研究[J].吉林氣象,2008(4).

[3] 劉寧微,紀(jì)瑞鵬 .地表物理參數(shù)影響MM5模式預(yù)報(bào)的個(gè)例分析[J].遼寧氣象,2005(3)：2-4.

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1003-6598(2010)增刊-0096-02

2010-09-10

吳明輝 (1971-),男,工程師,主要從事短期天氣預(yù)報(bào)工作。