渤海海峽海上客運(yùn)航線大風(fēng)精細(xì)化預(yù)報(bào)的數(shù)值釋用

黨英娜，黃本峰，郭慶利，金麗穎

（1.南京大學(xué)大氣科學(xué)系,江蘇南京 210093;2.山東省煙臺(tái)市氣象局,山東煙臺(tái) 264003；3.遼寧省鞍山市氣象局，遼寧鞍山 114004）

1 引言

煙臺(tái)海域具有重要戰(zhàn)略地位，涉及到國(guó)家安全、航運(yùn)、能源開(kāi)發(fā)等。以渤海海峽為代表的煙臺(tái)北部沿海是渤海內(nèi)外海運(yùn)交通的唯一通道，是海上進(jìn)入京津的門(mén)戶。渤海海峽的“煙臺(tái)—大連”航線是連接華東地區(qū)和東北三省的水運(yùn)要道，行程比坐汽車(chē)從陸地繞行縮短一千多公里，每天定期航班就有20余條。而環(huán)渤海地區(qū)港口的貨物吞吐量占全國(guó)沿海港口的40%，其中發(fā)送量占全國(guó)的60%，通過(guò)港口出口的外貿(mào)總量占全國(guó)的78%。煙臺(tái)海域又是環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈中最繁忙的經(jīng)貿(mào)交流區(qū)域之一，煙臺(tái)大連兩岸間年貨運(yùn)量超過(guò)1800萬(wàn)噸，旅客過(guò)往量達(dá)六七百萬(wàn)人次。渤海海峽海域成為我國(guó)北方海域名副其實(shí)的最繁忙的“黃金水道”[1-2]。

無(wú)論是大風(fēng)出現(xiàn)頻率（大風(fēng)次數(shù)）還是平均風(fēng)速（風(fēng)力），煙臺(tái)海域在我國(guó)近海中都不能算是最多（大）的，然而，由于特殊的地理、地形，該海域海況及氣候條件復(fù)雜，天氣多變，大風(fēng)天氣頻繁，這里又是我國(guó)發(fā)生海難事故最為密集的區(qū)域之一，海上大風(fēng)氣象災(zāi)害出現(xiàn)頻率和災(zāi)害等級(jí)都可稱全國(guó)之最，僅在1985—1994年10年間，在煙臺(tái)所轄海域發(fā)生的海難事故就高達(dá)151起。辛寶恒[3]、閻俊岳[4]等對(duì)產(chǎn)生黃、渤海大風(fēng)的發(fā)布規(guī)律、海陸大風(fēng)對(duì)比分析特征、影響系統(tǒng)及天氣模式、天氣過(guò)程以及預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了論述，劉學(xué)萍[5]、黃少軍[6]、徐中華[7-9]等從不同角度對(duì)煙臺(tái)海上大風(fēng)災(zāi)害進(jìn)行了分析，探討了大風(fēng)的災(zāi)害特征、發(fā)生規(guī)律，提出了預(yù)防對(duì)策。

從本世紀(jì)初開(kāi)展“煙臺(tái)-大連”航線預(yù)報(bào)以來(lái)，預(yù)報(bào)員通過(guò)不斷摸索和檢驗(yàn)，積累了大量的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)和方法。但長(zhǎng)期以來(lái)天氣預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品的空間、時(shí)間尺度還不夠精細(xì)，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，航線精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)需求與預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)能力的矛盾愈發(fā)突出。為提高海洋氣象監(jiān)測(cè)能力，2006年以來(lái)，煙臺(tái)市氣象局在煙大航線及周邊海域，先后布設(shè)海島站12個(gè)，浮標(biāo)站1個(gè)，船舶站5個(gè)。并圍繞探測(cè)資料的使用、服務(wù)等做了大量的研究。高瑞華[10]等利用煙臺(tái)、大連等6個(gè)沿海站31年歷史資料，對(duì)渤海海峽大風(fēng)的氣候特征進(jìn)行了分析。王日東[11]等對(duì)海島站與沿岸站大風(fēng)進(jìn)行了對(duì)比分析，得出綜合應(yīng)用海島站和沿岸站大風(fēng)記錄，能更加準(zhǔn)確反映渤海海峽大風(fēng)的氣候特征。雖然已經(jīng)積累了較豐富的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)和一定的航線預(yù)報(bào)科研成果，但大多停留在主觀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，缺少對(duì)客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品、客觀預(yù)報(bào)方法的量化指標(biāo)和積累，數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品對(duì)航線精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)的直接貢獻(xiàn)未能顯現(xiàn)出來(lái)。本文就是結(jié)合日常工作和渤海海峽航線精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)業(yè)務(wù)的需求，以長(zhǎng)島、東口大風(fēng)實(shí)況資料為基礎(chǔ)，對(duì)中國(guó)氣象局的T639和山東省氣象局的MM5對(duì)渤海海峽大風(fēng)預(yù)報(bào)的數(shù)值模式產(chǎn)品進(jìn)行診斷分析和自動(dòng)檢驗(yàn)，力圖找出數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品的應(yīng)用規(guī)律，以方便預(yù)報(bào)員日后解釋?xiě)?yīng)用到日常預(yù)報(bào)工作中，為渤海海峽大風(fēng)預(yù)報(bào)提供一些參考依據(jù)。

2 資料選取說(shuō)明

資料年代為2010年10月—2011年12月的19次主要大風(fēng)過(guò)程。按照魯氣辦發(fā)〔2010〕45號(hào)（《關(guān)于開(kāi)展海洋氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)質(zhì)量評(píng)定試運(yùn)行的通知》）要求，選取長(zhǎng)島、東口分別作為蓬萊-長(zhǎng)島、蓬萊-旅順、煙臺(tái)-大連三條航線的指標(biāo)站。從21點(diǎn)開(kāi)始，每3h為一個(gè)時(shí)段，實(shí)況大風(fēng)資料為以上代表站每個(gè)時(shí)段內(nèi)的最大風(fēng)速及對(duì)應(yīng)風(fēng)向。由于蓬萊-長(zhǎng)島和蓬萊-旅順兩條航線均以長(zhǎng)島站作為對(duì)比站，所以將兩條航線結(jié)論并為一起進(jìn)行分析。

選用中國(guó)氣象局的T639和山東省氣象局的MM5兩種模式產(chǎn)品作為解釋釋用的對(duì)象。均取2m風(fēng)預(yù)報(bào)產(chǎn)品，預(yù)報(bào)時(shí)間跨度為3h。研究分析模式產(chǎn)品0—48 h內(nèi)對(duì)航線大風(fēng)精細(xì)化的預(yù)報(bào)情況，其中診斷分析取前一日20點(diǎn)和當(dāng)天20點(diǎn)生成的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，自動(dòng)程序檢驗(yàn)取模式前一日20點(diǎn)生成的預(yù)報(bào)產(chǎn)品。其中T639由于沒(méi)有長(zhǎng)島和東口站點(diǎn)對(duì)應(yīng)經(jīng)緯度的格點(diǎn)資料，所以采取就近原則，對(duì)長(zhǎng)島（120.73oE,37.94oN）選擇了121oE、38oN這個(gè)格點(diǎn)資料，對(duì)東口(121.43 oE,37.59oN)則在站點(diǎn)左右兩側(cè)各選取一個(gè)離其最近的格點(diǎn) 121oE、38oN 和 122oE、38oN，按選取格點(diǎn)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的距離比例對(duì)格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算；MM5模式產(chǎn)品直接選取長(zhǎng)島及東口站點(diǎn)對(duì)應(yīng)經(jīng)緯度的格點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3 診斷對(duì)比分析

3.1 分析方法

根據(jù)大風(fēng)起風(fēng)時(shí)段、大風(fēng)持續(xù)時(shí)段、大風(fēng)量級(jí)、轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)段以及風(fēng)向這5項(xiàng)來(lái)對(duì)比分析數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品預(yù)報(bào)渤海海峽大風(fēng)的準(zhǔn)確性。

大風(fēng)過(guò)程、起風(fēng)及減弱時(shí)段的確定：因?yàn)椴捎玫氖菙?shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品20點(diǎn)的數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)開(kāi)始時(shí)間是21點(diǎn)，所以從21點(diǎn)開(kāi)始每3h為一個(gè)時(shí)間段，連續(xù)兩個(gè)及以上時(shí)段出現(xiàn)6級(jí)或以上大風(fēng)，作為一次大風(fēng)過(guò)程。以第一個(gè)出現(xiàn)6級(jí)風(fēng)的時(shí)段視為大風(fēng)起風(fēng)時(shí)間；當(dāng)間隔一個(gè)或兩個(gè)時(shí)段風(fēng)力雖小于6級(jí)，但風(fēng)速≥10.0 m/s，且下一時(shí)段風(fēng)力又達(dá)到6級(jí)或以上，則仍記為此次大風(fēng)過(guò)程持續(xù)；當(dāng)連續(xù)兩個(gè)及以上時(shí)段風(fēng)速小于10.0 m/s時(shí)，視為大風(fēng)結(jié)束。以第一個(gè)小于6級(jí)風(fēng)的時(shí)段視為大風(fēng)減弱時(shí)間。例如21—23時(shí)8 m/s、0—2時(shí)10.9 m/s、3—5時(shí)12.5 m/s、6—8時(shí)10.0 m/s、9—11時(shí) 12 m/s、12—15時(shí) 5 m/s、16—18時(shí)6 m/s，該過(guò)程有2個(gè)以上大風(fēng)時(shí)段，視為一次大風(fēng)過(guò)程，0—2點(diǎn)這個(gè)時(shí)段為大風(fēng)起風(fēng)時(shí)間，中間6—8點(diǎn)風(fēng)力雖小于6級(jí)，但風(fēng)速≥10.0 m/s，且僅持續(xù)1個(gè)時(shí)段，下一時(shí)段風(fēng)力又達(dá)到6級(jí)，所以視為大風(fēng)持續(xù)，12—15時(shí)這個(gè)時(shí)段為大風(fēng)減弱時(shí)間。

大風(fēng)轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間的確定：從大風(fēng)過(guò)程的前后3個(gè)時(shí)段內(nèi)統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)風(fēng)情況；以南風(fēng)轉(zhuǎn)北風(fēng)或北風(fēng)轉(zhuǎn)南風(fēng)作為風(fēng)向轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)；以第一個(gè)轉(zhuǎn)風(fēng)的時(shí)間段作為轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間。

大風(fēng)時(shí)段內(nèi)風(fēng)向準(zhǔn)確率的判斷：按照魯氣辦發(fā)〔2010〕45號(hào)（《關(guān)于開(kāi)展海洋氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)質(zhì)量評(píng)定試運(yùn)行的通知》）對(duì)時(shí)段內(nèi)風(fēng)速進(jìn)行評(píng)分。大風(fēng)時(shí)段內(nèi)風(fēng)向誤差在±22.5°，評(píng)定為100分，在文中分析為預(yù)報(bào)與實(shí)況一致；誤差在±22.5-±45（90°內(nèi)）評(píng)定為70分，文中分析為預(yù)報(bào)與實(shí)況基本一致；誤差大于90°評(píng)定為0分，在文中分析為預(yù)報(bào)錯(cuò)誤。

3.2 過(guò)程分析

受溫帶大陸性季風(fēng)氣候的影響，渤海海峽一年四季均有大風(fēng)天氣發(fā)生，但有明顯的季節(jié)變化，冬半年大風(fēng)次數(shù)偏多。造成渤海海峽大風(fēng)的天氣形勢(shì)主要有以下三種：秋冬季冷空氣活動(dòng)頻繁，常刮偏北大風(fēng)；春秋過(guò)渡季節(jié)，又因冷暖空氣交換加劇，偏北大風(fēng)和偏南大風(fēng)交替出現(xiàn)；一年四季均可出現(xiàn)的氣旋大風(fēng)（主要為春季出現(xiàn)較多的溫帶氣旋大風(fēng)以及夏季受臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)的大風(fēng)）。

3.2.1 T639模式產(chǎn)品分析

3.2.1.1 冷空氣（含寒潮）

這類(lèi)大風(fēng)是造成渤海海峽大風(fēng)、且風(fēng)力較強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、影響船只航行最多的一種。通過(guò)對(duì)比這13次冷空氣影響過(guò)程，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

T639在冷空氣影響過(guò)程中具有較高的參考價(jià)值，特別是大風(fēng)風(fēng)向上，準(zhǔn)確率可以達(dá)到90%以上；在起風(fēng)時(shí)間上，長(zhǎng)島預(yù)報(bào)偏早次數(shù)多，而東口預(yù)報(bào)上偏晚次數(shù)較多，但大部分偏差在2個(gè)時(shí)段內(nèi)；在量級(jí)預(yù)報(bào)上，大部分偏差在±1個(gè)量級(jí)，長(zhǎng)島較東口一致次數(shù)多，東口有10次量級(jí)偏?。辉陲L(fēng)向轉(zhuǎn)換和減弱時(shí)間上，參考性均稍差一些，大部分預(yù)報(bào)的大風(fēng)時(shí)段偏短；實(shí)況大風(fēng)在7級(jí)以上，偏小次數(shù)明顯偏多。

3.2.1.2 氣旋類(lèi)

T639模擬氣旋類(lèi)大風(fēng)天氣，其準(zhǔn)確性與天氣系統(tǒng)有很大關(guān)系。由于氣旋影響在風(fēng)向轉(zhuǎn)變上具有頻繁多變的特征，其模擬轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間和大風(fēng)風(fēng)向有一定的出入，實(shí)用性稍差。T639模擬溫帶氣旋過(guò)程，對(duì)于長(zhǎng)島及東口，其起風(fēng)時(shí)間多偏晚1—2個(gè)時(shí)段，減弱時(shí)間偏晚較多，即大風(fēng)預(yù)報(bào)時(shí)段偏長(zhǎng)，大風(fēng)量級(jí)多偏小1—2個(gè)量級(jí)，大風(fēng)風(fēng)向基本一致；而模擬熱帶氣旋過(guò)程中，起風(fēng)時(shí)間多偏早，長(zhǎng)島的偏早較多，達(dá)5—6個(gè)時(shí)段，大風(fēng)減弱時(shí)間多偏晚，大風(fēng)量級(jí)上，長(zhǎng)島均偏大，東口多偏小，差值多在±1—2個(gè)量級(jí)，大風(fēng)風(fēng)向在北向大風(fēng)時(shí)基本一致，但空?qǐng)?bào)3—4個(gè)時(shí)段南向大風(fēng)的時(shí)候較多。

3.2.1.3 其它大風(fēng)

發(fā)生在春夏兩季，由于暖平流強(qiáng)或地面氣壓梯度大，可以產(chǎn)生半島南大風(fēng)天氣，實(shí)況風(fēng)向多為南風(fēng)或西南風(fēng)。本次選取了3次大風(fēng)代表過(guò)程（實(shí)況2次偏西風(fēng)和1次南風(fēng)），對(duì)比T639模式（表略）產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)3次過(guò)程中長(zhǎng)島代表站大風(fēng)量級(jí)和風(fēng)向都比較一致，東口多偏小1個(gè)量級(jí)且空?qǐng)?bào)5—6個(gè)時(shí)段的南向大風(fēng)；二者起風(fēng)時(shí)段以及長(zhǎng)島的減弱時(shí)段偏晚較多，沒(méi)多少參考性，東口減弱時(shí)間多在±2個(gè)時(shí)段內(nèi)。

3.2.2 MM5模式產(chǎn)品分析

3.2.2.1 冷空氣（含寒潮）

（1）蓬萊-長(zhǎng)島（蓬萊-旅順）航線（長(zhǎng)島代表站）：13次北大風(fēng)過(guò)程中，11次長(zhǎng)島均出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng)過(guò)程。預(yù)報(bào)的起風(fēng)時(shí)間偏早次數(shù)較多，48 h預(yù)報(bào)偏早7次，24 h預(yù)報(bào)偏早10次，且偏早的時(shí)段也較大。減弱時(shí)間偏晚次數(shù)較多，即預(yù)報(bào)大風(fēng)時(shí)間偏長(zhǎng)。量級(jí)一致次數(shù)較多，偏大或偏小時(shí)差別在±2個(gè)量級(jí)內(nèi)，可以參考。在轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間上，偏早偏晚均有，大部分在±1個(gè)時(shí)段。大風(fēng)風(fēng)向除一次過(guò)程長(zhǎng)島實(shí)況相反外，其余都基本一致，有很大的參考性。

（2）煙臺(tái)-大連航線（東口代表站）：在起風(fēng)時(shí)間及減弱時(shí)間上，偏早偏晚情況均有且次數(shù)較多，偏差量級(jí)也較大，沒(méi)有參考性。大風(fēng)量級(jí)偏小次數(shù)較多，偏小多在1個(gè)量級(jí)，可以在預(yù)報(bào)時(shí)提高一個(gè)量級(jí)。轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間也早晚都有，漏報(bào)一次，也沒(méi)有什么規(guī)律可循。風(fēng)向上，與實(shí)況都很接近，可以在預(yù)報(bào)中參考。

3.2.2.2 氣旋類(lèi)

（1）MM5模擬溫帶氣旋過(guò)程中，對(duì)比長(zhǎng)島實(shí)況，數(shù)值預(yù)報(bào)起風(fēng)時(shí)間偏早或一致，減弱時(shí)間偏晚較多，轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間偏早1—2個(gè)時(shí)段，大風(fēng)量級(jí)也偏小1個(gè)量級(jí)；對(duì)比東口，起風(fēng)時(shí)間、減弱時(shí)間和轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間均偏晚1—2個(gè)時(shí)段，大風(fēng)量級(jí)和風(fēng)向基本一致。

（2）MM5模擬熱帶氣旋過(guò)程中，預(yù)報(bào)起風(fēng)時(shí)間均偏早，減弱時(shí)間多偏晚；長(zhǎng)島大風(fēng)量級(jí)均偏大2—3個(gè)量級(jí)，而東口一次偏大1個(gè)量級(jí)，一次偏小2個(gè)量級(jí)；轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間和風(fēng)向都比較一致。

3.2.2.3 冷暖空氣共同影響

發(fā)現(xiàn)3次過(guò)程中大風(fēng)起風(fēng)時(shí)間均偏晚，減弱時(shí)間多偏晚，且偏晚較多，量級(jí)多偏小2個(gè)，轉(zhuǎn)風(fēng)多偏早，風(fēng)向基本一致。MM5模擬此類(lèi)大風(fēng)過(guò)程參考性較差。

3.3 兩種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品評(píng)分對(duì)比

以2010年10月1日—2011年12月31日作為全時(shí)段，以2010年11月1日—2011年3月31日和2011年11月1日—12月31日作為冷空氣影響時(shí)段，按照魯氣辦發(fā)〔2010〕45號(hào)（《關(guān)于開(kāi)展海洋氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)質(zhì)量評(píng)定試運(yùn)行的通知》）對(duì)時(shí)段內(nèi)風(fēng)速進(jìn)行評(píng)分，當(dāng)預(yù)報(bào)及實(shí)況均小于或等于5級(jí)時(shí)，不評(píng)分，當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)力與實(shí)況一致時(shí)，評(píng)定為100分，當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)力與實(shí)況相差半個(gè)量級(jí)時(shí)，評(píng)定為80分，當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)力與實(shí)況相差一個(gè)量級(jí)時(shí)，評(píng)定為60分，當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)力與實(shí)況相差兩個(gè)量級(jí)及以上時(shí)，評(píng)定為0分。從表1可看出各航線以及各時(shí)段評(píng)分結(jié)果T639均優(yōu)于MM5（見(jiàn)表1）。

3.4 診斷分析基本結(jié)論

（1）大風(fēng)時(shí)段內(nèi)風(fēng)向，T639與MM5模擬與實(shí)況非常接近，參考價(jià)值較高，預(yù)報(bào)上完全可以參考其預(yù)報(bào)大風(fēng)風(fēng)向。

表1 T639和MM5評(píng)分結(jié)果

（2）在起風(fēng)和轉(zhuǎn)風(fēng)時(shí)間上，2個(gè)代表站與T639模擬結(jié)果都有一定出入，且偏早、偏晚情況都有，但基本都在1—2個(gè)時(shí)次范圍內(nèi)。長(zhǎng)島可推后1個(gè)時(shí)段應(yīng)用，東口可提前1個(gè)時(shí)段應(yīng)用。MM5在起風(fēng)的預(yù)報(bào)上多偏早，且偏差較大。

（3）大風(fēng)減弱時(shí)間上，T639模擬偏早次數(shù)要略多，即大風(fēng)時(shí)段偏短，應(yīng)用時(shí)可以延后1—2個(gè)時(shí)次。MM5偏晚次數(shù)略多，即大風(fēng)時(shí)段偏長(zhǎng)，但偏長(zhǎng)時(shí)段太多，沒(méi)有參考價(jià)值。

（4）在大風(fēng)量級(jí)上，長(zhǎng)島實(shí)況與T639模擬最為接近，東口則偏小次數(shù)較多，可以提高一個(gè)量級(jí)預(yù)報(bào)。MM5中，在北向大風(fēng)過(guò)程中一致的次數(shù)較多，但8級(jí)以上大風(fēng)均未報(bào)出，模擬氣旋類(lèi)大風(fēng)天氣時(shí)，熱帶氣旋的大風(fēng)量級(jí)容易偏大，而溫帶氣旋容易偏小。

（5）南向大風(fēng)的模擬效果均較差，有漏報(bào)或大風(fēng)時(shí)間段明顯偏少現(xiàn)象。

（6）結(jié)合評(píng)分結(jié)果以及上述診斷分析可以發(fā)現(xiàn)T639模式在各個(gè)方面均好于MM5，由此，我們選定T639模式作為對(duì)外服務(wù)的參考模式，并以對(duì)其訂正后的產(chǎn)品作為客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

4 T639模式產(chǎn)品自動(dòng)檢驗(yàn)分析

由于在診斷分析中在大風(fēng)預(yù)報(bào)中有時(shí)間段偏早或偏晚的結(jié)論，因此首先對(duì)模式產(chǎn)品進(jìn)行原始分析、前推1個(gè)時(shí)段分析和后推1個(gè)時(shí)段分析，以此來(lái)確定研究的原始產(chǎn)品。對(duì)選定原始產(chǎn)品根據(jù)評(píng)分和級(jí)差規(guī)律進(jìn)行分析，提出訂正方向和訂正量級(jí)，最后找出各模式最優(yōu)訂正方式。將各模式進(jìn)行對(duì)比選定供業(yè)務(wù)參考的最終模式產(chǎn)品。誤差分析采用級(jí)差分析（預(yù)報(bào)風(fēng)力量級(jí)減去實(shí)況風(fēng)力量級(jí)之差的分析），用0.5級(jí)誤差精度和1.0級(jí)誤差精度進(jìn)行分析,同時(shí)輔助以其在±1級(jí)和±1.5級(jí)的集中度進(jìn)行分析。

4.1 T639模式產(chǎn)品常規(guī)分析

4.1.1 評(píng)分分析

從T639常規(guī)模式產(chǎn)品即原始預(yù)報(bào)產(chǎn)品可看出基本上冷空氣影響時(shí)段高于全時(shí)段5—7 min，24—48 h預(yù)報(bào)成績(jī)要高于0—24 h。

4.1.2 級(jí)差分析

圖1中百分比為該航線在分析時(shí)段中各級(jí)差出現(xiàn)的概率（下同）。從圖中可看出，對(duì)幾條航線，模式均能提供有效的參考，但最大級(jí)差概率均偏小，煙大航線多偏小1個(gè)量級(jí)明顯。

4.2 T639模式產(chǎn)品前推分析

模式大風(fēng)精細(xì)化產(chǎn)品的前推分析，指的是用模式的上一個(gè)時(shí)段產(chǎn)品與本時(shí)段實(shí)況之間進(jìn)行對(duì)比分析，及將預(yù)報(bào)結(jié)果推后一個(gè)時(shí)段應(yīng)用。

T639模式產(chǎn)品前推分析與原始模式產(chǎn)品評(píng)分增量（圖略）可看出三條航線評(píng)分均呈下降趨勢(shì)，其中的蓬萊-旅順和長(zhǎng)島-蓬萊航線在冷空氣影響時(shí)段下降4.3分，前推分析效果不好，及將預(yù)報(bào)結(jié)果推后一個(gè)時(shí)段應(yīng)用效果不理想。

4.3 T639模式產(chǎn)品后推分析

模式大風(fēng)精細(xì)化產(chǎn)品的后推分析，指的是用模式的下一個(gè)時(shí)段產(chǎn)品與本時(shí)段實(shí)況之間進(jìn)行對(duì)比分析，及將預(yù)報(bào)結(jié)果提前一個(gè)時(shí)段應(yīng)用。

三條航線評(píng)分絕大部分均呈下降趨勢(shì)（圖略），煙大、蓬旅航線相差1—3分左右，后推分析效果也不理想。

因此對(duì)其訂正最后選取在原始模式產(chǎn)品上進(jìn)行。

圖1 T639常規(guī)預(yù)報(bào)產(chǎn)品在全時(shí)段和冷空氣影響時(shí)段幾條航線的的分析情況

4.4 T639模式產(chǎn)品首次訂正

從4.1.2檢驗(yàn)分析中可看出，煙大航線最大級(jí)差概率出現(xiàn)在-1級(jí)，因此，對(duì)這兩條航線各提高1個(gè)風(fēng)級(jí)進(jìn)行訂正；蓬旅和長(zhǎng)蓬航線最大級(jí)差概率亦出現(xiàn)在-1級(jí)，但其分布呈雙峰且在1、0、-1差距不大，因此提高0.5個(gè)風(fēng)級(jí)進(jìn)行訂正。

4.4.1 評(píng)分分析

訂正后的得分以及得分的增量結(jié)果見(jiàn)下表。從表中可看出，各條航線無(wú)論全時(shí)段還是冷空氣影響時(shí)段得分全部得到提高，整體提高6.2分，冷空氣影響時(shí)段提高了8.2分。其中蓬旅和長(zhǎng)島航線最為明顯，成績(jī)提高了8.5—10.8分（見(jiàn)表2）。

4.4.2 級(jí)差分析

訂正后級(jí)差分析情況見(jiàn)圖2。從中可發(fā)現(xiàn)，煙大航線分布雖然符合中間高兩邊低的規(guī)律，但其在0.5級(jí)和整級(jí)分析中最大級(jí)差概率進(jìn)行了整體提高，均出現(xiàn)在了+1級(jí)；蓬旅和長(zhǎng)蓬航線訂正后不但0級(jí)周?chē)怕食氏陆祽B(tài)勢(shì)，而且最大級(jí)差概率向兩端延伸，系統(tǒng)性誤差增大明顯。

4.4.3 集中度分析

通過(guò)級(jí)差分析，可統(tǒng)計(jì)出訂正前后模式產(chǎn)品在±1級(jí)和±1.5級(jí)級(jí)差概率變化情況。從表3中看出，在±1級(jí)煙大航線略有下降，蓬旅、長(zhǎng)蓬航線下降超過(guò)20%，效果不是很理想。

表2 首次訂正后得分以及得分的增量結(jié)果

圖2 首次訂正后級(jí)差分析情況

4.4.4 首次訂正結(jié)論

從評(píng)分和級(jí)差以及集中度分析中可看出：

（1）煙大航線提高1個(gè)量級(jí)訂正后出現(xiàn)在整體偏大的情況，而且在±1和±1.5級(jí)的集中度有所下降，因此效果不好，需要減小訂正量級(jí)再次驗(yàn)證；

（2）蓬旅和長(zhǎng)蓬航線提高0.5個(gè)量級(jí)后，盡管得分有所提高，但增大了系統(tǒng)性誤差，集中度下降20%以上，訂正不理想。分析其原始產(chǎn)品的分布規(guī)律，雖然最大概率出現(xiàn)在-1級(jí)，但其在0和+1級(jí)之間仍存在大概率，且絕大部分概率集中于±1級(jí)之間，因此原模式產(chǎn)品能夠?qū)?shí)況做出相對(duì)合理的反映，可直接采用原模式產(chǎn)品，無(wú)需對(duì)其進(jìn)行訂正。

4.5 T639模式產(chǎn)品二次訂正

由首次訂正得出的結(jié)論，需要對(duì)煙大航線在常規(guī)產(chǎn)品上進(jìn)行0.5級(jí)訂正檢驗(yàn)，蓬旅、長(zhǎng)蓬航線取原始產(chǎn)品，不再訂正。

4.5.1 評(píng)分分析

對(duì)煙大航線二次訂正后的得分以及評(píng)分的增量結(jié)果可看出，其提高了15分以上，效果比第一次訂正明顯提高，提高13分以上。

表3 訂正前后模式產(chǎn)品在±1級(jí)和±1.5級(jí)級(jí)差的概率變化情況

圖3 二次訂正后的級(jí)差分析情況

圖4 T639模式煙大航線訂正效果圖

4.5.2 級(jí)差分析

訂正后級(jí)差分析情況見(jiàn)圖3。從中可發(fā)現(xiàn)，煙大航線從整級(jí)分布中雖然最大概率仍處于-1級(jí)，但從0.5級(jí)分布圖中可看出，最大概率區(qū)間已經(jīng)移到-0.5級(jí)上，比原有模式向0級(jí)附近進(jìn)行了集中。

4.5.3 集中度分析

通過(guò)級(jí)差分析，可統(tǒng)計(jì)出訂正前后模式產(chǎn)品在±1級(jí)和±1.5級(jí)級(jí)差的概率變化情況（圖略）。從中也能看出，訂正后煙大航線雖然在±1級(jí)效果有所下降，但在±1.5級(jí)內(nèi)，集中度提高了10%左右。

4.5.4 二次訂正結(jié)論

從評(píng)分和級(jí)差以及集中度分析中可看出，煙大航線提高0.5個(gè)量級(jí)訂正后出得分比首次提高13分，且分布規(guī)律較為合理，±1.5級(jí)的概率亦提高了10%左右，因此說(shuō)對(duì)煙大航線提高0.5個(gè)量級(jí)的訂正是可行的。

圖5 T639煙大航線全時(shí)段訂正前后評(píng)分對(duì)比

4.5.6 T639模式產(chǎn)品訂正效果

通過(guò)上述檢驗(yàn)分析，找到了最佳的訂正量級(jí)，即對(duì)煙大航線提高0.5個(gè)量級(jí)。訂正前后煙大航線級(jí)差分布及各時(shí)次得分對(duì)比情況見(jiàn)下圖。

4.6 訂正后模式預(yù)報(bào)結(jié)果

我們采用訂正后的模式，對(duì)2011年10月1日—2011年12月25日期間的大風(fēng)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示，訂正后的煙大航線平均成績(jī)?yōu)?9.6分，比原模式提高19.3分。說(shuō)明模式產(chǎn)品的訂正方法在實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中是有一定的參考價(jià)值。

5 結(jié)論

（1）模式產(chǎn)品T639和MM5對(duì)大風(fēng)的預(yù)報(bào)，在冷空氣影響時(shí)段預(yù)報(bào)效果要明顯高于其他時(shí)段；

（2）兩種模式產(chǎn)品對(duì)長(zhǎng)島站的預(yù)報(bào)效果較好，即模式對(duì)蓬旅、長(zhǎng)蓬航線級(jí)差分布在0級(jí)差周?chē)鶆蚍植迹?0%以上概率集中于±1級(jí)，直接應(yīng)用價(jià)值較高，而對(duì)煙大航線整體預(yù)報(bào)比實(shí)況偏小，需訂正使用。這也反映了新增指標(biāo)站在模式中不能較好的反映出來(lái)，通過(guò)找出其誤差規(guī)律對(duì)其進(jìn)行訂正更具有現(xiàn)實(shí)意義；

（3）通過(guò)檢驗(yàn)，找出了T639模式產(chǎn)品在煙大航線系統(tǒng)性的偏差，并對(duì)其提高0.5個(gè)風(fēng)量級(jí)進(jìn)行訂正。訂正后該產(chǎn)品在整個(gè)研究時(shí)段和冷空氣影響時(shí)段得分均得到提高，且級(jí)差分布更趨合理，在實(shí)際應(yīng)用效果良好。

6 存在的不足和展望

（1）T639目前下發(fā)的產(chǎn)品空間分辨率為1.0×1.0，由于代表站間隔不遠(yuǎn)，可選擇的格點(diǎn)要么相同，要么需要內(nèi)插，對(duì)精細(xì)化服務(wù)開(kāi)展存在困難。

（2）診斷分析個(gè)例較少，需要進(jìn)一步增加。

（3）本文僅對(duì)風(fēng)級(jí)進(jìn)行了對(duì)比分析，找出了其中的規(guī)律，并對(duì)模式產(chǎn)品進(jìn)行了訂正。下一步應(yīng)直接從風(fēng)速入手，找出更加量化的指標(biāo)，直接在風(fēng)速上進(jìn)行訂正。

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