數(shù)值降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品在林芝預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的檢驗(yàn)

阿旺卓瑪 陳宮燕 德吉白瑪

（西藏林芝市氣象局，西藏 林芝 860000）

當(dāng)下預(yù)報(bào)員在分析天氣時(shí)，可參考的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品越來(lái)越豐富，不同的模式對(duì)同一氣象要素的預(yù)報(bào)強(qiáng)度和落區(qū)的體現(xiàn)也參差不一，當(dāng)遇到強(qiáng)的天氣過(guò)程時(shí)往往太依賴模式預(yù)報(bào)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)實(shí)況與預(yù)報(bào)不一致等情況。中雨以上量級(jí)的降水是林芝出現(xiàn)災(zāi)害性天氣的重要原因之一，因此提高中到大雨以上量級(jí)降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率是預(yù)報(bào)員的一項(xiàng)重要任務(wù)。模式預(yù)報(bào)在天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中是必不可少的工具，也是目前天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的主要依賴手段，模式輸出的產(chǎn)品特別是對(duì)天氣要素的預(yù)報(bào)，無(wú)論是從量級(jí)大小和出現(xiàn)時(shí)間，還是從空間分布來(lái)看都不可避免的會(huì)存在一定的誤差，因此只有不斷進(jìn)行總結(jié)、對(duì)比和檢驗(yàn)可以使預(yù)報(bào)員能有根據(jù)地對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)加以訂正，從而在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，做出接近實(shí)況的調(diào)整和預(yù)報(bào)，不至于在各類數(shù)值模式預(yù)報(bào)有差異的時(shí)候難以甄別和判斷[1]。

王萬(wàn)筠等對(duì)2014—2016 年中國(guó)國(guó)家氣象中心T639 數(shù)值預(yù)報(bào)、日本細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)、歐洲中心細(xì)網(wǎng)格（EC 模式-thin）數(shù)值預(yù)報(bào)以及天津市鄉(xiāng)鎮(zhèn)指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品中在天津地區(qū)降水預(yù)報(bào)分別進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)所有模式降水的晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均隨預(yù)報(bào)時(shí)效的延長(zhǎng)而下降。降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在秋冬春季的預(yù)報(bào)效果明顯好于夏季。EC 模式-thin產(chǎn)品在冬季降水的預(yù)報(bào)中優(yōu)勢(shì)更為明顯，而指導(dǎo)預(yù)報(bào)及T639 對(duì)5月、6月及9月天津地區(qū)局地降水多發(fā)期的降水更有指示意義[2]。本文主要通過(guò)對(duì)數(shù)值模式數(shù)據(jù)和實(shí)況數(shù)據(jù)對(duì)比分析，分析三種模式（EC 模式、Germany 模式、CN 模式）對(duì)林芝市不同起報(bào)時(shí)間未來(lái)24～240 小時(shí)預(yù)報(bào)效果分析，以期得到三種模式哪一種模式更適用于林芝市氣象預(yù)報(bào)，以及計(jì)算三種模式在正確預(yù)測(cè)降水后的修訂系數(shù)，提高模式對(duì)林芝市氣象預(yù)報(bào)效果。

1 資料與方法

本文采用了EC 模式、Germany 模式（2019 年1月—2020 年8 月）、CN 模式(2020 年1 月—9 月)模式產(chǎn)品預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，利用實(shí)況降水量進(jìn)行了對(duì)比分析，為了減小誤差，我們篩選了模式和實(shí)況均出現(xiàn)降水時(shí)進(jìn)行降水系數(shù)訂正。

為了更好的了解數(shù)值預(yù)報(bào)模式的預(yù)報(bào)效果，對(duì)模式的降水產(chǎn)品進(jìn)行TS、空?qǐng)?bào)、漏報(bào)率進(jìn)行檢驗(yàn)，讀取林芝市69個(gè)自動(dòng)站的歐洲中心（細(xì)網(wǎng)格）、德國(guó)（細(xì)網(wǎng)格）以及中央臺(tái)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的格點(diǎn)預(yù)報(bào)值，利用實(shí)況值/預(yù)報(bào)值得出降水訂正系數(shù)，由于10 月至次年4月部分區(qū)域受加蓋的影響，沒有數(shù)據(jù)，為了確保數(shù)據(jù)的客觀準(zhǔn)確性，重點(diǎn)對(duì)林芝汛期5—9月的降水量進(jìn)行分析，找出不同站點(diǎn)的降水訂正系數(shù)。

2 模式TS分析

根據(jù)現(xiàn)有的資料進(jìn)行了3 家模式的TS 檢驗(yàn)(5—9月)。發(fā)現(xiàn)在24小時(shí)～72小時(shí)內(nèi)，EC 模式對(duì)于墨脫、波密、米林以及5—7 月期間的巴宜區(qū)TS 準(zhǔn)確均高于其他模式。說(shuō)明EC 模式對(duì)于東部、南部的降水預(yù)報(bào)相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于察隅、朗縣則Germany 模式的TS高于其他模式。CN模式模式的TS與EC模式較為一致，但低于EC模式高于Germany模式。

3 模式訂正系數(shù)分析

3.1 區(qū)域站訂正系數(shù)

降水訂正系數(shù)越接近1，預(yù)報(bào)值與實(shí)況值越接近，降水訂正系數(shù)＞1，實(shí)況值高于預(yù)報(bào)值，降水訂正系數(shù)＜1，預(yù)報(bào)值高于實(shí)況值，從汛期各家模式20時(shí)起報(bào)的RAIN24-240小時(shí)訂正系數(shù)來(lái)看，Germany模式預(yù)報(bào)量級(jí)明顯偏小，CN 模式和EC模式模式在72小時(shí)內(nèi)對(duì)林芝大部站點(diǎn)預(yù)報(bào)量級(jí)偏大，72 小時(shí)以后CN 模式的預(yù)報(bào)量級(jí)明顯偏小。而歐洲中心對(duì)于林芝大部站點(diǎn)總體預(yù)報(bào)量級(jí)較偏大，其中對(duì)于下察隅在10天內(nèi)預(yù)報(bào)明顯偏大，但對(duì)于通麥、松多、巴河、52K、生態(tài)站以及墨脫存在預(yù)報(bào)明顯偏小。

通過(guò)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)EC 模式24 小時(shí)內(nèi)與實(shí)況基本一致的站點(diǎn)有23 個(gè)，占站點(diǎn)總數(shù)的34%，預(yù)報(bào)量級(jí)偏小的站點(diǎn)有12 個(gè)，占站點(diǎn)總數(shù)的18%，預(yù)報(bào)量級(jí)偏大的有32 個(gè)，占總數(shù)的48%.在預(yù)報(bào)時(shí)效24～72 小時(shí)內(nèi)，08時(shí)的預(yù)報(bào)偏大的概率大于準(zhǔn)確率，20時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯高于偏大偏小率，說(shuō)明在72 小時(shí)內(nèi)，20 時(shí)的預(yù)報(bào)可信度更高。超過(guò)72 小時(shí)后預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率同時(shí)下降，但08時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高于20時(shí)，說(shuō)明超過(guò)72小時(shí)之后，08時(shí)的預(yù)報(bào)可信度更高。

3.2 歐洲中心訂正系數(shù)檢驗(yàn)

通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)歐洲中心準(zhǔn)確率更高，所以我們利用歐洲中心夏季5—9月的訂正系數(shù)，對(duì)2020年9月份24～72 小時(shí)內(nèi)的的預(yù)報(bào)值進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)段是20 時(shí)起報(bào),結(jié)果表明，對(duì)于短時(shí)強(qiáng)降水造成的中到大雨，無(wú)論是EC 模式還是格點(diǎn)預(yù)報(bào)都無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)出來(lái)，由于72小時(shí)之后EC模式預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率開始下降，所以本檢驗(yàn)針對(duì)24～72 小時(shí)內(nèi)預(yù)報(bào)有中到大雨時(shí)段的降水去進(jìn)行訂正。

表1 不同時(shí)效各站點(diǎn)訂正系數(shù)

通過(guò)歐洲中心夏季5—9 月的訂正系數(shù)對(duì)9 月份的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行訂正，分析后發(fā)現(xiàn)，EC模式對(duì)于察隅大部分及墨脫南部預(yù)報(bào)量級(jí)偏大，同時(shí)中雨、大雨空?qǐng)?bào)率較高。當(dāng)預(yù)報(bào)降水量在10mm 以下時(shí)候，預(yù)報(bào)與實(shí)況相差不大，無(wú)需訂正。10mm～25mm 的降水，在經(jīng)過(guò)訂正系數(shù)訂正后再進(jìn)行二次訂正（除以2），量級(jí)基本同實(shí)況一致。預(yù)報(bào)量級(jí)在25mm～50mm訂正后進(jìn)行二次訂正（除以4）反而接近實(shí)況。通過(guò)9月份以來(lái)EC模式預(yù)報(bào)中到大雨量級(jí)的訂正檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)訂正后的降水中心和強(qiáng)度較訂正前先比更加具有參考意義。

4 季節(jié)分析

由于冬季海拔2300m 以上的無(wú)人自動(dòng)站點(diǎn)在11月至次年3 月受加蓋的影響，為了保證數(shù)據(jù)分析的真實(shí)性，在季節(jié)分析上只對(duì)林芝市7個(gè)有人站進(jìn)行分析。冬季：12 月—2 月（大部為降雪）；春季：3—4 月（東部陸續(xù)進(jìn)入雨季）；夏季5—9月（該時(shí)段為林芝主汛期）；秋季：10—11月（雨季結(jié)束）；根據(jù)分析在春季CN模式在24～168 小時(shí)內(nèi)對(duì)于巴宜區(qū)、波密、米林墨脫預(yù)報(bào)穩(wěn)定，超過(guò)168 小時(shí)后訂正系數(shù)偏離1，其余模式訂正系數(shù)高于1，夏季對(duì)比三家模式，EC 模式的穩(wěn)定性高于CN模式和Germany模式，對(duì)于大部站點(diǎn)（除了朗縣、墨脫）穩(wěn)定維持在120小時(shí)內(nèi)，其中巴宜區(qū)預(yù)報(bào)時(shí)效可以穩(wěn)定延長(zhǎng)到168 小時(shí)內(nèi)。秋季EC 模式對(duì)于大部站點(diǎn)在24～240 小時(shí)內(nèi)訂正系數(shù)無(wú)限接近1，冬季CN 模式的預(yù)報(bào)穩(wěn)定度最優(yōu)。

5 預(yù)報(bào)量級(jí)準(zhǔn)確率分析

以上分析中，Germany 模式模式對(duì)林芝大部預(yù)報(bào)存在預(yù)報(bào)量級(jí)明顯偏小，CN 模式模式和EC 模式的預(yù)報(bào)效果較理想，本次重點(diǎn)分析5—9月EC模式和CN模式不同降水量級(jí)準(zhǔn)確率，在5—9 月小雨量級(jí)中EC 模式和CN模式的準(zhǔn)確率基本一致，準(zhǔn)確率最高出現(xiàn)在6月、7月、9月平均在60到70之間。最低在8月維持在40 左右；中雨模式準(zhǔn)確率低于小雨，最高在40～45 之間，EC 模式最低在20～25 之間出現(xiàn)在6 月，CN 模式最低在30左右出現(xiàn)在7月；而在大雨和暴雨量級(jí)的降水上，CN 模式在大雨量級(jí)準(zhǔn)確度最高為50，EC 模式最高則為30，暴雨EC 模式準(zhǔn)確率最高為50，CN 模式為0?？傮w來(lái)說(shuō)，模式對(duì)于小雨的預(yù)報(bào)較為穩(wěn)定，而對(duì)于中雨以上量級(jí)的預(yù)報(bào)，隨著量級(jí)的增大，EC 模式的可信度較高于CN模式。

6 結(jié)論

（1）從現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，Germany模式模式的降水整體量級(jí)偏小，CN 模式模式和EC 模式模式具有較強(qiáng)的參考性，總的落區(qū)和量級(jí)EC 模式模式的TS 要高于CN 模式模式。在小到中雨量級(jí)的降水CN 模式模式參考性較高，中到大雨量級(jí)的降水EC 模式模式的準(zhǔn)確率要高于CN模式模式。

（2）隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長(zhǎng)，EC 模式模式對(duì)小雨量級(jí)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率基本在50～70，對(duì)中雨以上量級(jí)的降水隨著時(shí)效的延長(zhǎng)，準(zhǔn)確率明顯降低。

（3）在春季、夏季、EC 模式模式和CN 模式模式參考性較強(qiáng)，且EC 模式模式的平均TS 高于CN 模式模式。秋季除朗縣外，EC 模式模式的準(zhǔn)確率高于Germany模式模式。冬季所有模式的參考性均較差，但對(duì)于工布江達(dá)EC 模式和CN 模式模式的預(yù)報(bào)效果好。但在9 月份EC 模式對(duì)于察隅以及墨脫南部一帶空?qǐng)?bào)率較高。

（4）大部分情況下當(dāng)預(yù)報(bào)降水量在10mm 以下時(shí)候，預(yù)報(bào)與實(shí)況相差不大，無(wú)需訂正。10mm～25mm 的降水，在經(jīng)過(guò)訂正系數(shù)訂正后再進(jìn)行二次訂正（除以2），量級(jí)基本同實(shí)況一致。預(yù)報(bào)量級(jí)在25mm～50mm訂正后進(jìn)行二次訂正（除以4）反而接近實(shí)況。