數值預報產品在西藏中期天氣預報應用檢驗的初步分析

次仁德吉　楊麗敏　李慧敏

（西藏自治區(qū)氣象臺，西藏　拉薩　850000）

西藏中期數值天氣預報業(yè)務起步較晚，與國內水平相比也還有一定差距。數值預報是以某個初始場為基礎,通過逐日積分來做預報的,因而初始場具有極端重要的意義［1］。但是初始場又不可避免地帶有一定的誤差,即有某種不確定性，特別是西藏高原的特殊地理,尤其對中期氣侯預測而言，存在一定預報誤差。文章針對在西藏天氣預報業(yè)務使用的T639、德國、歐洲中心（ECMWF）及日本等幾種常用數值預報進行檢驗分析，對環(huán)流、降水、溫度等預報與實況對比檢驗分析，初步探討對中期天氣更好預報模式，以便更好的利用數值預報產品，獲得盡可能的準確天氣預報。

1　形勢場預報檢驗

在預報業(yè)務中，對某種天氣系統的預報強度是偏強還是偏弱以及系統偏快還是偏遲，是預報員更關心的。對于高原環(huán)流形勢場主要是以500hPa位勢高度場進行檢驗，最常用的數值預報產品是歐洲中心（以下簡稱EC模式）和T639，如圖1所示，2014年10月11至13日500hPa位勢高度場環(huán)流疊加對比分析對位于印度半島北部即將影響西藏地區(qū)的低渦，T639模式各時效預報低渦位置較實況偏南；EC模式各時效預報較為穩(wěn)定，預報低渦位置與實況較為一致。對于位于新疆以西的低渦，兩家模式各時效預報均較為穩(wěn)定與實況較為一致。

圖1　2014年10月11至13日500hPa位勢高度場環(huán)流疊加對比分析圖（左為EC、右為T639）

圖2所示，2015年4月10至13日500hPa位勢高度環(huán)流對比，對南部低渦系統的位置和強度預報,EC模式穩(wěn)定性較好，T639模式預報的低渦位置比EC模式略偏北。EC模式隨著預報時效臨近，預報高空槽的移速略有加快。

圖2　2015年4月10至13日500hPa位勢高度場環(huán)流疊加對比分析圖（左為EC、右為T639）

圖3所示，2016年4月10至15日500hPa位勢高度場環(huán)流疊加對比分析，對高原南支槽和蒙古國西部東移的高空槽，EC模式預報前期穩(wěn)定性較好，后期穩(wěn)定性變差；T639模式預報整體穩(wěn)定性較差。隨時效臨近，EC模式向偏強和偏北調整；T639臨近時向北調整更明顯。

圖3　2016年4月10至13日500hPa位勢高度場環(huán)流疊加對比分析圖（左為EC、右為T639）

對于高原上局地小系統的預報，對臨近預報，EC細網格能報出來，T639、EC粗及GRAPES等均不能報出。3天后的預報則是均不能報出，但還可以從EC細網格500hpa風場預報大致分析出小尺度，經過多次檢驗、分析及對比，EC的分析場與實況更接近，但在使用其預報場時一定要結合500hpa風場等資料進行訂正，以進一步制作較高質量的中期預報提供了可能。在平常業(yè)務中可及時查看中央氣象臺下發(fā)的指導預報以及“數值預報產品天氣學檢驗評估公報”，對近期數值預報的誤差了解，以便在預報工作中更好的使用數值預報產品。

2　要素值的定量檢驗

2.1　降水預報檢驗

高原上的大范圍連續(xù)性降水一般可以從數值預報產品中報出大致的范圍，但量級基本上空報明顯。對于局地對流性降水空報占大半，只能配合各類數值預報產品的環(huán)流、風場、水汽、垂直速度以及各地的地形等等來綜合分析。在西藏降水預報分降雨、雪以及雨夾雪等，分別對應夏季、冬季及過度季節(jié)，同時各類降水的影響系統也不近相同，特別是相對于過度季節(jié)。

圖4　2015年12月21-26日與21-29日累計降水數值預報圖與實況圖比較

對于降水過程的預報與實況對比分析（見圖4）：EC、德國和日本降水預報模式降水落區(qū)中心和強度及實況均有較大的誤差，德國降水預報模式對于沿江的降水落區(qū)空報較明顯，而日本降水預報量級空報率較大，而EC則是2至3天臨近預報降水量級以及降水落區(qū)都接近實況，4天以后累計降水預報落區(qū)基本吻合，量級空報。

2.2　溫度預報檢驗

在高原上基本不存在高溫危害的情況，所以冬季的寒潮及大范圍降溫預報成為重要的預報及服務項目之一。冬季高原上冷空氣活動頻繁，降溫主要考慮降溫強度和降溫后的溫度負距平兩個因素。分析歷年降溫資料表明，高原大部地區(qū)在強降雪之后出現的強降溫的溫度負距平很大，造成的影響和社會危害很大；而沒有降雪只有降溫的情況則無大危害，故而以前者分析為主。從常用數值預報產品中分析預報出冷空氣路徑時除考慮高原西北部冷槽的強度、位置外，高原地面的24小時變壓和3小時變壓也很有指示作用，在有冷空氣影響時,它能給出冷空氣引起的降溫幅度與范圍。由于高原海拔的關系，對于地面場的分析所有的數值預報產品均不適用，只能在具體地理位置地段用近地面的代替，從而大致進行分析，比如東部的林芝用700hpa代替，而沿江河谷地帶用400hpa等等。由此，各站溫度預報誤差隨著預報時效的增加逐漸增大，各模式的預報能力均隨著預報時效的增加而不斷減弱。各模式檢驗結果（圖5）對比可知，24 h預報兩個模式的準確率均為83%或以上，且西藏各地T639數值預報的預報準確率稍高于歐洲中心（EC?MWF）數值預報結果。

圖5　2017年4月T639 2米溫度高原中南部

3　中期主要預報

對象是行星尺度天氣系統,要求模式更好地刻劃對大尺度運動的動力和熱力強迫，尤其是山脈影響和大氣中十分復雜的非絕熱物理過程。研究西藏的中期數值天氣預報，還必須考慮局地的具體條件：復雜的地形、地理條件和特殊的天氣預報對象，對于5天以上的中期預報尤為重要。各數值預報雖然對上、下游的高、低壓或脊、槽的強度預報有所差別，但結合局地地形、配合檢驗結論對西風槽的位置、冷空氣移動快慢、影響的范圍等的訂正預報后基本準確。

但中期數值預報各產品在西藏的預報基本空報明顯，只能大致模擬降水區(qū)域和量級。隨著數值預報水平的不斷完善與開發(fā)，數值預報產品已成為中短期天氣業(yè)務預報的主要參考資料之一［2］。同時，隨著數值預報產品的分辨率與精度的進一步提高，為制作較高質量的中期預報提供了可能。對具體的降水（雪、雨）氣溫及風等實際預報中效果并不理想，其主要原因有兩個：一是因為本身有時效，實際可使用的時效不足5天，二是因為中期預報的重點是對過程的預報，尤其是重大轉折性大氣過程的預報，而重大轉折性天氣過程一般起因于大型環(huán)流的轉變或調整，但高原腹地的局地小尺度環(huán)流的轉變或調整過程，從數值預報的空間形勢場中難以發(fā)現。

4　結論

中期預報時效長,要求有穩(wěn)定性和精確度更高的數值預報產品。利用實況與預報的檢驗對比，應用數值預報制作4至10天的預報，獲得盡可能的準確天氣預報。

形勢場預報檢驗分析，EC的分析場與實況更接近，前期穩(wěn)定性較好，但在使用其預報場時一定要結合500hpa風場等資料進行訂正，以進一步制作較高質量的中期預報。

對于降水過程的預報與實況對比分析：各模式降水落區(qū)、強度和實況均有較大的誤差，降水落區(qū)空報較明顯。而EC則是2至3天臨近預報降水量級接近實況，但7天累計降水預報落區(qū)基本吻合，量級空報。

各站溫度預報誤差隨著預報時效的增加逐漸增大，各模式的預報能力均隨著預報時效的增加而不斷減弱。

西藏的中期數值天氣預報,還必須考慮局地的具體條件：復雜的地形；地理條件和特殊的天氣預報對象。

［1］屠妮妮，何光碧，張利紅.成都區(qū)域氣象中心業(yè)務數值預報產品檢驗分析［J］.高原山地氣象研究，2010，30（1):21-28．

［2］王雨.2004年主汛期各數值預報模式定量降水預報評估［J］.應用氣象學報，2006，17（3）:316-324．