2019年陜西汛期暴雨預(yù)報(bào)檢驗(yàn)評估

李明娟，井 宇，王 瑾，杜莉麗

(陜西省氣象臺，西安 710014)

陜西是我國暴雨多發(fā)地區(qū)之一，暴雨主要集中在春汛期(4—5月)、前汛期(6—7月)、主汛期(7月底—8月)、秋汛期(9—10月)，每年因暴雨誘發(fā)的洪澇災(zāi)害相當(dāng)嚴(yán)重[1-3]。暴雨預(yù)報(bào)一直是陜西天氣預(yù)報(bào)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來隨著數(shù)值模式產(chǎn)品準(zhǔn)確率的提升和智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)技術(shù)快速發(fā)展，暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有了一定的提升,但依然需要預(yù)報(bào)員在數(shù)值模式產(chǎn)品結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行主觀訂正，因此對數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品與主觀訂正產(chǎn)品的預(yù)報(bào)能力檢驗(yàn)評估十分重要。本研究對陜西省100個(gè)國家站2019年4月1日—10月31日24 h降水(08：00起報(bào)，北京時(shí)，下同)進(jìn)行檢驗(yàn)評估。評估項(xiàng)目包括陜西省氣象臺(下簡稱省臺)主觀訂正產(chǎn)品預(yù)報(bào)、ECMWF細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)品預(yù)報(bào)和模式動(dòng)態(tài)交叉取優(yōu)要素預(yù)報(bào)(dynamic cross optimal element forecast，下簡稱DCOEF)方法產(chǎn)品預(yù)報(bào)，將客觀模式或方法24 h累計(jì)降雨量預(yù)報(bào)與對應(yīng)的主觀訂正預(yù)報(bào)進(jìn)行對比評估[4-7],分析客觀方法與主觀訂正預(yù)報(bào)之間的偏差,以期對預(yù)報(bào)員在暴雨訂正預(yù)報(bào)時(shí)選擇數(shù)值模式產(chǎn)品上起到一定的參考作用。

1 不同等級降雨量

2019年4—10月，陜西省平均降雨量599.6 mm，較常年(1981—2010年)平均偏多13.8%。對汛期降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行分級檢驗(yàn)(表1),可以看出, 省臺主觀訂正產(chǎn)品各項(xiàng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均略高于DCOEF方法預(yù)報(bào)產(chǎn)品，ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品在中雨、大雨預(yù)報(bào)量級中的預(yù)報(bào)評分較高，明顯高于省臺主觀訂正產(chǎn)品及DCOEF方法預(yù)報(bào)產(chǎn)品。根據(jù)分析結(jié)果，今后在中雨、大雨天氣過程的精細(xì)化訂正預(yù)報(bào)中，可加強(qiáng)對ECMWF細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)品的綜合應(yīng)用。

表1 2019年4—10月不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品不同等級24 h降雨量TS預(yù)報(bào)評分 %

2 暴雨

2019年4—10月，陜西省共出現(xiàn)暴雨125站次，23個(gè)暴雨日(表2)。強(qiáng)降水較為集中的月份為6、7、8、9月。其中區(qū)域性暴雨(≥4個(gè)國家觀測站出現(xiàn)暴雨)日數(shù)為12 d，分別出現(xiàn)在6月6、21、28日，7月22、29日，8月3、4、9、26日，9月10、14、15日。其余11 d分別出現(xiàn)1～3站暴雨，為局地暴雨。

表2 2019年4—10月陜西暴雨頻次與暴雨日

省臺主觀訂正產(chǎn)品對以上過程中暴雨以上預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率TS評分(表1)為20.69%，DCOEF為18.36%，ECMWF細(xì)網(wǎng)格為 9.29%，主觀訂正效果較明顯。具體預(yù)報(bào)偏差評估(表3)效果，暴雨、暴雨以上預(yù)報(bào)中，ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)偏差以漏報(bào)為主，漏報(bào)率分別達(dá)到87.18%和86.51%，在三種方法中漏報(bào)率最高；DCOEF預(yù)報(bào)偏差以空報(bào)為主，空報(bào)率分別達(dá)到81.27%和79.06%，在三種方法中空報(bào)率最高；省臺主觀訂正漏報(bào)率略高于DCOEF。

表3 2019年4—10月不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品對暴雨及暴雨以上降雨的空報(bào)率和漏報(bào)率 %

其中，針對局地暴雨(第18頁表4)，11次過程中ECMWF細(xì)網(wǎng)格報(bào)出2次，DCOEF報(bào)出8次，省臺主觀訂正產(chǎn)品報(bào)出4次，其余3次三種產(chǎn)品均未報(bào)出，TS評分為0.0%。綜合分析，DCOEF預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，8次平均達(dá)到14.81%。針對區(qū)域性暴雨(表4)，12個(gè)暴雨日中，ECMWF細(xì)網(wǎng)格報(bào)出9次，DCOEF報(bào)出11次，省臺主觀訂正產(chǎn)品報(bào)出8次，但6月21日(4站)三種產(chǎn)品均未報(bào)出，TS評分為0.0%，三種產(chǎn)品的區(qū)域暴雨準(zhǔn)確率均優(yōu)于局地暴雨預(yù)報(bào);單次過程預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高為ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào),達(dá) 66.7%；綜合成績DCOEF最高，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率11次平均達(dá)到24.69%。根據(jù)分析結(jié)果,在今后相似天氣形勢預(yù)報(bào)過程中，可加強(qiáng)DCOEF方法預(yù)報(bào)產(chǎn)品的綜合應(yīng)用。

3 暴雨過程個(gè)例檢驗(yàn)評估

以單日暴雨站數(shù)≥4個(gè)國家站,且暴雨持續(xù)日數(shù)不少于1 d或間斷日≥1站的日降水量達(dá)暴雨及以上，為一次區(qū)域性暴雨過程。2019年汛期陜西共有兩次區(qū)域性暴雨天氣過程，分別為8月2—4日、9月13—16日。下面對兩次區(qū)域性暴雨過程單獨(dú)進(jìn)行檢驗(yàn)評估。

3.1 8月2—4日暴雨過程

2019年8月2日08：00—4日08：00陜西出現(xiàn)一次持續(xù)2天的區(qū)域性暴雨過程，累計(jì)出現(xiàn)暴雨17站，1站超過100 mm。暴雨過程特點(diǎn)為穩(wěn)定性降水中伴有局地強(qiáng)對流性的混合型降水。

從主客觀產(chǎn)品對此次暴雨過程預(yù)報(bào)TS評分(表5)來看， ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品空報(bào)率和漏報(bào)率均較高，DCOEF預(yù)報(bào)產(chǎn)品準(zhǔn)確率與漏報(bào)率均優(yōu)于ECMWF細(xì)網(wǎng)格的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，省臺主觀產(chǎn)品訂正預(yù)報(bào)正確率最高，較好地控制了漏報(bào)率與空報(bào)率，對客觀產(chǎn)品的訂正效果明顯。

表4 2019年4—10月不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品對局地暴雨、區(qū)域性暴雨TS評分 %

表5 2019-08-03—04不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品對暴雨及暴雨以上24 h TS評分 %

3.2 9月13—16日暴雨過程

2019年9月13日08：00—16日08：00陜西中南部出現(xiàn)一次持續(xù)3天的區(qū)域性暴雨過程，累計(jì)出現(xiàn)暴雨37站次。暴雨過程特點(diǎn)為長歷時(shí)穩(wěn)定型的降水。

從主客觀產(chǎn)品對此次暴雨過程預(yù)報(bào)TS評分(表6)來看，ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品空報(bào)率和漏報(bào)率均較高，DCOEF預(yù)報(bào)產(chǎn)品準(zhǔn)確率優(yōu)于ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品和主觀訂正產(chǎn)品，漏報(bào)率為0%，漏報(bào)率為汛期最低。省臺主觀訂正產(chǎn)品空報(bào)率略低于DCOEF方法，但漏報(bào)率較之偏高。建議在相似天氣條件背景下加大對DCOEF產(chǎn)品的應(yīng)用。

表6 2019-09-13—16不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品對暴雨24 h TS預(yù)報(bào)評分 %

4 結(jié)論

(1)2019年4—10月，省臺主觀預(yù)報(bào)訂正產(chǎn)品對晴雨、小雨、暴雨、一般性降水、暴雨以上降水的預(yù)報(bào)效果均優(yōu)于兩種客觀模式產(chǎn)品。中雨、大雨天氣過程的精細(xì)化訂正預(yù)報(bào)中，可加強(qiáng)對ECMWF細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)品的綜合應(yīng)用或重點(diǎn)參考。

(2)三種產(chǎn)品對區(qū)域性暴雨的預(yù)報(bào)能力均強(qiáng)于對局地性暴雨的預(yù)報(bào)能力，省臺主觀訂正和DCOEF方法的預(yù)報(bào)效果均優(yōu)于ECMWF細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)品。在區(qū)域性暴雨預(yù)報(bào)中，預(yù)報(bào)員可加大對DCOEF預(yù)報(bào)產(chǎn)品的應(yīng)用，并進(jìn)行有針對性的訂正。