中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)及誤差分析

楊睿敏，楊 波，胡江波，彭菊蓉，李愛(ài)華

(1.漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.勉縣氣象局，陜西勉縣 724200；3.西鄉(xiāng)縣氣象局，陜西西鄉(xiāng) 723500)

中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)及誤差分析

楊睿敏1，楊 波2，胡江波1，彭菊蓉1，李愛(ài)華3

(1.漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.勉縣氣象局，陜西勉縣 724200；3.西鄉(xiāng)縣氣象局，陜西西鄉(xiāng) 723500)

2013年7月至2014年6月中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品在漢中市的檢驗(yàn)結(jié)果表明：一般性降水和晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，有一定的參考價(jià)值，暴雨以上降水準(zhǔn)確率較低，參考性較差；最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯高于最高氣溫，對(duì)本地預(yù)報(bào)有較好的指導(dǎo)性。氣溫預(yù)報(bào)存在季節(jié)性誤差，最高氣溫誤差夏季大于冬季，而最低氣溫誤差冬季大于夏季。氣溫預(yù)報(bào)誤差還受天氣變化影響，轉(zhuǎn)折性天氣時(shí)最高氣溫預(yù)報(bào)誤差較大，晴轉(zhuǎn)陰或晴轉(zhuǎn)小雨時(shí)為正誤差，晴轉(zhuǎn)明顯降水時(shí)為負(fù)誤差，陰轉(zhuǎn)晴或雨轉(zhuǎn)晴時(shí)為負(fù)誤差；11、12、1月晴天時(shí)最低氣溫預(yù)報(bào)誤差較大，基本為正誤差，其余月份誤差較小且無(wú)規(guī)律。

中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品；檢驗(yàn)；誤差；訂正

隨著氣象業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，預(yù)報(bào)員每天需要分析大量的氣象信息，這就要求預(yù)報(bào)員對(duì)各種預(yù)報(bào)產(chǎn)品有客觀的了解[1]。中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品作為漢中市氣象臺(tái)預(yù)報(bào)員制作天氣預(yù)報(bào)重要的指導(dǎo)產(chǎn)品，有必要對(duì)其預(yù)報(bào)能力進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)全面了解和分析中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品的誤差及其規(guī)律和特征，對(duì)誤差大的氣象要素作出相應(yīng)訂正，為中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品的本地釋用提供一種有效的方法，從而提高本地區(qū)天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1 資料和方法

利用國(guó)家氣象中心每日下發(fā)的中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品報(bào)文(20時(shí)起報(bào))，漢中市11縣(區(qū))日降水量、日最高氣溫、日最低氣溫實(shí)況資料。

根據(jù)中短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法，分別對(duì)2013年7月—2014年6月中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品的24、48、72 h降水預(yù)報(bào)(一般性降水、晴雨、暴雨及以上)準(zhǔn)確率，日最高氣溫和日最低氣溫的平均絕對(duì)誤差、均方根誤差、絕對(duì)誤差(≤1 ℃，≤2 ℃)準(zhǔn)確率進(jìn)行綜合檢驗(yàn)及分縣(區(qū))分月檢驗(yàn)。

降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)公式

一般性降水(暴雨)準(zhǔn)確率TS=Na/(Na+Nb+Nc)×100%，

空?qǐng)?bào)率Far=Nb/(Na+Nb)×100%,

漏報(bào)率Po=Nc/(Na+Nc)×100%,

晴雨預(yù)報(bào)正確率Pc=(Na+Nd)/(Na+Nb+Nc+Nd)×100%。

上式中Na為有降水預(yù)報(bào)正確站次，Nb為空?qǐng)?bào)站次、Nc為漏報(bào)站次，Nd為無(wú)降水預(yù)報(bào)正確站次。

氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)公式

氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T1(2)=Nr/Nf×100%，

其中，F(xiàn)i為第i站的預(yù)報(bào)氣溫，Oi為第i站的實(shí)測(cè)氣溫，Nr為氣溫預(yù)報(bào)正確的站次，Nf為預(yù)報(bào)的總站次。氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T1(2)是氣溫預(yù)報(bào)絕對(duì)誤差|Fi-Oi|≤1 ℃(2 ℃)的百分率。

2 檢驗(yàn)和誤差分析

2.1 整體檢驗(yàn)

對(duì)漢中市2013年7月—2014年6月中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)(表略)，全市24、48、72 h一般性降水TS評(píng)分分別為61%、59%、54%；晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率Pc分別為79%、77%、73%；暴雨以上量級(jí)TS評(píng)分分別為10%、11%、3%。降水預(yù)報(bào)的空、漏報(bào)率都較高，且一般性降水的空?qǐng)?bào)率遠(yuǎn)高于漏報(bào)率。降水預(yù)報(bào)48 h內(nèi)TS評(píng)分較高，有一定的參考價(jià)值，72 hTS評(píng)分較低，參考性較差。氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率隨預(yù)報(bào)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低[2]，最高氣溫24 h預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差為1.8 ℃，48、72 h平均絕對(duì)誤差、均方根誤差均在2 ℃以上，預(yù)報(bào)偏差較大，24、48、72 h 的氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T2分別為65%、57%、54%。最低氣溫預(yù)報(bào)效果明顯好于最高氣溫，絕對(duì)平均誤差、均方根誤差均小于2 ℃，24、48、72 h的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T2分別為78%、75%、71%，對(duì)本地最低氣溫預(yù)報(bào)有較好的指導(dǎo)性。

2.2 分月檢驗(yàn)及誤差分析

以24 h預(yù)報(bào)為例，對(duì)中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品的分月檢驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表1)進(jìn)行分析。降水預(yù)報(bào)的誤差主要表現(xiàn)在空?qǐng)?bào)率較高，可能因?yàn)闈h中地處秦巴山區(qū)，降水受地形影響比較大，暴雨落區(qū)較難準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，從而預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率低。因此，提高降水預(yù)報(bào)質(zhì)量需要預(yù)報(bào)員結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)本地區(qū)氣候特征、特殊地形等因素綜合考慮[3]。晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率秋、冬季高于春、夏季，可能因?yàn)榍?、冬季漢中降雨日較少的緣故。

表1 2013年7月—2014年6月中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)分月檢驗(yàn)

10月最高氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T2最高，為79%；12月次之，為75%；3月最低，只有57%。最高氣溫預(yù)報(bào)存在系統(tǒng)性誤差，平均絕對(duì)誤差冬季小于夏季，冬季大多為正誤差，其它季節(jié)大多為負(fù)誤差，轉(zhuǎn)折性天氣時(shí)誤差較大，晴轉(zhuǎn)陰或晴轉(zhuǎn)小雨時(shí)為正誤差，晴轉(zhuǎn)明顯降水時(shí)為負(fù)誤差,陰轉(zhuǎn)晴或雨轉(zhuǎn)晴時(shí)為負(fù)誤差，11、12月誤差無(wú)明顯規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析了漢中11縣(區(qū))2013年7月—2014年6月(11、12月除外)轉(zhuǎn)折性天氣時(shí)最高氣溫的預(yù)報(bào)平均誤差(表2)，可作為轉(zhuǎn)折性天氣時(shí)最高氣溫預(yù)報(bào)的訂正值。

表2 2013年7月—2014年6月(除11、12月)轉(zhuǎn)折天氣時(shí)最高氣溫預(yù)報(bào)平均誤差 ℃

6—10月最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，T2在84%以上，可以直接用于本地最低氣溫的預(yù)報(bào)；12、1月最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最低，基本沒(méi)有參考價(jià)值；其它月份的準(zhǔn)確率為72%～79%，有一定的參考性。最低氣溫的預(yù)報(bào)也存在系統(tǒng)性誤差，平均絕對(duì)誤差夏季明顯小于冬季，預(yù)報(bào)誤差6—10月較小，正誤差和負(fù)誤差無(wú)明顯規(guī)律；11—1月陰雨天誤差較小，大多為負(fù)誤差，無(wú)需訂正，晴天時(shí)誤差較大，基本為正誤差(見(jiàn)表3)，可作為該時(shí)段最低氣溫預(yù)報(bào)的訂正值；2—5月負(fù)誤差日多于正誤差日，但與天氣變化的相關(guān)性較差，故無(wú)法確定訂正值。

3 訂正效果

2014年7月1—20日中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品，漢中市最高、最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率T2分別為58%、92%。最高氣溫用表2對(duì)應(yīng)的誤差訂正值訂正后準(zhǔn)確率提高至69%(見(jiàn)表4；因缺少樣本以外的資料，未對(duì)最低氣溫做訂正效果檢驗(yàn))。

表3 2013年11月—2014年1月晴天時(shí)最低氣溫預(yù)報(bào)平均誤差 ℃

表4 2014年7月1—20日最高氣溫預(yù)報(bào)訂正前、后誤差對(duì)比 ℃

4 結(jié)論

(1)一般性降水、氣溫的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均隨預(yù)報(bào)時(shí)效延長(zhǎng)而降低。一般性降水和晴雨預(yù)報(bào)有一定的參考價(jià)值，暴雨以上降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低，參考性較差。

(2)氣溫預(yù)報(bào)存在季節(jié)性誤差，最高氣溫誤差夏季大于冬季，而最低氣溫誤差則是冬季大于夏季。最高氣溫預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)折性天氣時(shí)誤差大，晴轉(zhuǎn)陰或晴轉(zhuǎn)小雨時(shí)為正誤差，晴轉(zhuǎn)明顯降水時(shí)為負(fù)誤差，陰轉(zhuǎn)晴或雨轉(zhuǎn)晴時(shí)為負(fù)誤差；最低氣溫預(yù)報(bào)6—10月誤差較小，11—1月晴天時(shí)誤差較大，一般為正誤差，其它月份無(wú)明顯規(guī)律。

(3)最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯高于最高氣溫，對(duì)本地預(yù)報(bào)有較好的指導(dǎo)性。最高氣溫預(yù)報(bào)經(jīng)訂正后誤差明顯減小，在實(shí)際預(yù)報(bào)中可參考使用。

[1] 鄧雪嬌，胡勝，閆敬華.主客觀天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量對(duì)比分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2003,14(6)：731-736.

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[3] 馬清，龔建東，李莉，等.超級(jí)集合預(yù)報(bào)的誤差訂正與集成研究[J].氣象，2008,34(2)：48-48.

楊睿敏，楊波，胡江波，等.中央氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)及誤差分析[J].陜西氣象，2014(6)：19-21.

1006-4354(2014)06-0019-03

2014-07-23

楊睿敏(1965—)，女，漢族，陜西漢中人，高工，主要從事短期天氣預(yù)報(bào)工作。

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