錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量分析

曲梓祎 溫舟 江果庭 許常華 張翠艷

關(guān)鍵詞：最高溫度;最低溫度;預(yù)報(bào)質(zhì)量

一、緒論

社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)氣象服務(wù)的需求也隨之增多。氣溫變化對(duì)日常生活工作、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都非常重要，如何為公眾提供一份更精細(xì)、準(zhǔn)確率更高的預(yù)報(bào)，是氣象部門亟待解決的問題。數(shù)值模式預(yù)報(bào)是現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的基礎(chǔ)，其發(fā)展迅猛，目前在業(yè)務(wù)中使用的幾類數(shù)值預(yù)報(bào)模式以及國(guó)家指導(dǎo)報(bào)等能夠提供時(shí)間和空間分辨率較高的客觀溫度預(yù)報(bào)結(jié)果，各要素的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也有了大幅提升，但其針對(duì)局地溫度預(yù)報(bào)結(jié)果的精確度不高，仍然難以達(dá)到實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)要求;同時(shí)各模式的預(yù)報(bào)結(jié)果各有特點(diǎn)，在應(yīng)用當(dāng)中有不同的優(yōu)勢(shì)和不足，需要對(duì)模式直接輸出的結(jié)果進(jìn)行誤差訂正。因此，為預(yù)報(bào)崗位的業(yè)務(wù)人員提供專門針對(duì)錦州地區(qū)相對(duì)更穩(wěn)定的綜合集成后的客觀預(yù)報(bào)結(jié)果將是數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用中的一個(gè)重要工作。

本文重點(diǎn)針對(duì)日常業(yè)務(wù)中使用的國(guó)家指導(dǎo)報(bào)、歐洲中心、WRF以及天氣在線四種預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)錦州地區(qū)各站點(diǎn)溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量具有不同的分布特征，這些差異給錦州市氣象部門的溫度預(yù)報(bào)工作增加了難度。通過對(duì)這些分布特征進(jìn)行研究，能夠更有效地對(duì)模式誤差進(jìn)行修正，從而提高模式預(yù)報(bào)的性能和錦州地區(qū)溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

二、數(shù)據(jù)與方法

本文選取了2014-2018年，錦州地區(qū)業(yè)務(wù)工作中常用的幾種溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品的站點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中國(guó)家指導(dǎo)和天氣在線的起報(bào)時(shí)間為每日20點(diǎn)，預(yù)報(bào)時(shí)效為24小時(shí)，智能網(wǎng)格的起報(bào)時(shí)間為下午15時(shí)，選取當(dāng)日20時(shí)至次日20時(shí)的數(shù)據(jù)，歐洲中心數(shù)值模式（Ec）細(xì)網(wǎng)格2m溫度數(shù)據(jù)和wrf東北區(qū)域模式數(shù)據(jù)的起報(bào)時(shí)間為早晨08時(shí)，同樣提取當(dāng)日20至次日20時(shí)的數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)時(shí)效則為36小時(shí)，并采用2014-2018年錦州地區(qū)5個(gè)國(guó)家站溫度實(shí)況數(shù)據(jù)做檢驗(yàn)。

三、錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量時(shí)間分布特征

（一）錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量時(shí)間分布特征

圖1顯示為錦州地區(qū)各站點(diǎn)平均的五種預(yù)報(bào)產(chǎn)品每日20點(diǎn)起報(bào)的24小時(shí)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量，春季歐洲中心的24小時(shí)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為75%，天氣在線的表現(xiàn)也較好，表現(xiàn)較差的為智能網(wǎng)格，質(zhì)量?jī)H達(dá)45%;夏季國(guó)家指導(dǎo)的24小時(shí)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為77.2%，wrf模式的表現(xiàn)也較好，其預(yù)報(bào)質(zhì)量達(dá)到77%，表現(xiàn)較差的為歐洲中心數(shù)據(jù)，其質(zhì)量為50%;對(duì)于秋季來說，天氣在線的預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，高達(dá)84%，而國(guó)家指導(dǎo)報(bào)的質(zhì)量40%則為最低;冬季預(yù)報(bào)質(zhì)量最高的產(chǎn)品仍是天氣在線，其質(zhì)量為86%，而質(zhì)量最低的是wrf模式，其質(zhì)量為47%。整體來說秋冬的24小時(shí)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量要優(yōu)于春夏，因此秋冬季的最高溫度預(yù)報(bào)難度低于春夏，天氣在線的24小時(shí)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量在春、秋、冬季的表現(xiàn)均為最優(yōu)，在日常預(yù)報(bào)工作中可以更多地參考，而對(duì)于夏季來說，可以更多地參考國(guó)家指導(dǎo)預(yù)報(bào)結(jié)果。

（二）錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量時(shí)間分布特征

圖2為錦州地區(qū)各站點(diǎn)平均的五種預(yù)報(bào)產(chǎn)品每日20點(diǎn)起報(bào)的24小時(shí)最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量，春季國(guó)家指導(dǎo)的24小時(shí)最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為75%，歐洲中心和天氣在線的表現(xiàn)也較好，表現(xiàn)較差的為智能網(wǎng)格，質(zhì)量?jī)H達(dá)40%;夏季天氣在線的24小時(shí)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為92%，國(guó)家指導(dǎo)報(bào)的預(yù)報(bào)質(zhì)量也高達(dá)到89%，表現(xiàn)較差的為歐洲中心數(shù)據(jù)，其質(zhì)量為64%;對(duì)于秋季來說，wrf模式的預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為74%，天氣在線的質(zhì)量為73%，而國(guó)家指導(dǎo)報(bào)的質(zhì)量40%則為最低;冬季預(yù)報(bào)質(zhì)量最高的產(chǎn)品是國(guó)家指導(dǎo)，其質(zhì)量為77%，而質(zhì)量最低的是歐洲中心數(shù)據(jù)，其質(zhì)量為60%。整體來說夏季的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量要高于其他三個(gè)季節(jié)，天氣在線的24小時(shí)最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量在春夏表現(xiàn)為最優(yōu)，在秋季僅低于wrf模式0.7個(gè)百分點(diǎn)，而在冬季國(guó)家指導(dǎo)預(yù)報(bào)結(jié)果表現(xiàn)為最好。

四、錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量空間分布特征

（一）錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量空間分布特征

圖3所示為錦州地區(qū)不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量空間分布特征，歐洲中心細(xì)網(wǎng)格對(duì)錦州地區(qū)五個(gè)國(guó)家站的最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量均在60%以上，質(zhì)量最高的為黑山站，為76.8%，對(duì)義縣的預(yù)報(bào)質(zhì)量為最低，為60%;國(guó)家指導(dǎo)對(duì)錦州地區(qū)各站點(diǎn)最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量非常接近，浮動(dòng)在63%～66%之間，其中對(duì)凌海的最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，約為65.9%，對(duì)義縣的預(yù)報(bào)質(zhì)量較低，約為63.5%;天氣在線對(duì)錦州地區(qū)各站點(diǎn)最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量均在68.9%以上，對(duì)錦州的最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為81%，對(duì)北鎮(zhèn)的預(yù)報(bào)質(zhì)量為最低，為68.9%;wrf模式對(duì)于凌海的預(yù)報(bào)質(zhì)量未過及格線，僅為43%，而對(duì)其他四個(gè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)質(zhì)量較平均，表現(xiàn)最好的為北鎮(zhèn)站，為71.7%;智能網(wǎng)格產(chǎn)品對(duì)于錦州地區(qū)的預(yù)報(bào)質(zhì)量，僅凌海市一個(gè)站點(diǎn)通過及格線，為73.5%，其他站點(diǎn)質(zhì)量均低于60%，其中最低出現(xiàn)在黑山站，僅為47.5%。由此可知，歐洲中心、國(guó)家指導(dǎo)以及智能網(wǎng)格均在對(duì)凌海站的最高溫度預(yù)報(bào)中表現(xiàn)最為優(yōu)異，而天氣在線對(duì)錦州的最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，且為五種預(yù)報(bào)產(chǎn)品中最高，為81%，WRF模式則對(duì)北鎮(zhèn)的溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為72%。

（二）錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量空間分布特征

圖4所示為錦州地區(qū)不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量空間分布特征，歐洲中心細(xì)網(wǎng)格對(duì)錦州地區(qū)五個(gè)國(guó)家站的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量有兩個(gè)站點(diǎn)未達(dá)到及格線，最低為義縣的51.8%，表現(xiàn)最好的是錦州站，為79%;國(guó)家指導(dǎo)對(duì)錦州地區(qū)各站點(diǎn)最低溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量在66%～74%，其中錦州站的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，約為73.6%，對(duì)義縣的預(yù)報(bào)質(zhì)量較低，約為66.7%;天氣在線對(duì)錦州地區(qū)各站點(diǎn)最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量均在62%以上，對(duì)錦州站的最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，為84%，對(duì)義縣的預(yù)報(bào)質(zhì)量為最低，為62%;wrf模式對(duì)于錦州地區(qū)最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量均在63.9%以上，質(zhì)量最高站點(diǎn)為錦州，達(dá)到82.6%，質(zhì)量最低站點(diǎn)為凌海，為63.9%;智能網(wǎng)格產(chǎn)品對(duì)于錦州地區(qū)的預(yù)報(bào)質(zhì)量空間分布中，義縣和黑山站的預(yù)報(bào)質(zhì)量為達(dá)到及格線，質(zhì)量最低出現(xiàn)在義縣，為44%，質(zhì)量最高出現(xiàn)在錦州，為72.7%。與最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量不同，五個(gè)模式的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最好的均為錦州站，而除去wrf模式外，其余四個(gè)數(shù)值模式對(duì)義縣的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量均為最差，在今后預(yù)報(bào)工作中應(yīng)更加注意對(duì)義縣站的訂正。

五、錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量的距平分布特征

（一）錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量距平分布特征

圖5所示為錦州地區(qū)各季節(jié)中，不同溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)錦州地區(qū)五個(gè)國(guó)家站的預(yù)報(bào)質(zhì)量距平。春季北鎮(zhèn)和黑山站的溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量為正距平，且距平較高，其余三個(gè)站點(diǎn)為負(fù)距平，義縣最低超過-4，可知幾種數(shù)值模式對(duì)北鎮(zhèn)和黑山站的最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量較高，而對(duì)義縣的最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量為最低，在日常預(yù)報(bào)工作中，應(yīng)較多地參考北鎮(zhèn)和黑山站的數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果;夏季錦州站的溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量為正距平，且高達(dá)3.89，黑山站為距平值最小，凌海、義縣、北鎮(zhèn)雖然呈現(xiàn)負(fù)距平，但較小，在日常預(yù)報(bào)工作中仍有較高的參考價(jià)值;秋季各預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)最高溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量最好的是北鎮(zhèn)市1.76，其次為凌海市1.64，對(duì)錦州站的預(yù)報(bào)質(zhì)量也超過平均值，預(yù)報(bào)最差的義縣-2.45;冬季各預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)最高溫度的預(yù)報(bào)表現(xiàn)相對(duì)平均，最高的為義縣僅0.87，值得注意的是，距平絕對(duì)值超過1的唯一一個(gè)站點(diǎn)為黑山，且是距平最低值-1.20。五種溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)錦州地區(qū)最高溫度的預(yù)報(bào)中，相較而言，秋冬比春夏對(duì)每個(gè)站點(diǎn)的表現(xiàn)更穩(wěn)定，而春季的北鎮(zhèn)和黑山以及夏季的錦州站的質(zhì)量更為突出，義縣在冬季為質(zhì)量最高站點(diǎn)，但是在其他季節(jié)中均未超過預(yù)報(bào)質(zhì)量的平均值，有類似規(guī)律的是，黑山縣在春季為質(zhì)量最高站點(diǎn)，但是在其他季節(jié)中質(zhì)量也相對(duì)較差，由此可知數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)于義縣和黑山站最高溫度預(yù)報(bào)的質(zhì)量是不穩(wěn)定的，也是日常工作中需要多加訂正的站點(diǎn)。

（二）錦州地區(qū)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量距平分布特征

圖6為錦州地區(qū)不同季節(jié)中各溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)錦州地區(qū)五個(gè)站點(diǎn)最低溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量距平。春季最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量為正距平的站點(diǎn)有三個(gè)，其中距平最高是凌海站，其余兩個(gè)站點(diǎn)為負(fù)距平，義縣最低至-4.7，幾種數(shù)值模式對(duì)凌海和黑山站的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量較高，而對(duì)義縣的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量為最低，在日常預(yù)報(bào)工作中，可更多地參考凌海和黑山站的數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果;夏季錦州站的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量表現(xiàn)為正距平，且高達(dá)4.67，其他站點(diǎn)的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量均為負(fù)距平，其中義縣站為距平值最小;秋季各預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)最低溫度的預(yù)報(bào)質(zhì)量最高的仍是錦州市10.62，對(duì)凌海和北鎮(zhèn)站的預(yù)報(bào)質(zhì)量也超過平均值，預(yù)報(bào)最差的義縣低至-15.66;冬季各預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)最低溫度的預(yù)報(bào)在錦州地區(qū)五個(gè)站點(diǎn)的表現(xiàn)差距最大，質(zhì)量最高的為錦州，高達(dá)17.5，然而質(zhì)量最低的義縣，距平值低至-22.54，為四季中預(yù)報(bào)質(zhì)量距平值最低。由此可知，在五種最低溫度的預(yù)報(bào)產(chǎn)品在四季中，對(duì)義縣的溫度預(yù)報(bào)均未超過當(dāng)季的平均值，這提醒我們?cè)趯?duì)義縣的最低溫度預(yù)報(bào)是日常預(yù)報(bào)工作中需要花更多的時(shí)間去研究和分析的，除此之外，各預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)黑山縣的最低溫度在夏、秋、冬季也不盡如人意，是今后預(yù)報(bào)工作中需要著重注意的站點(diǎn)。而各產(chǎn)品對(duì)錦州站的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量均較好，其中春季稍微遜色，需要更多地參考凌海和黑山，其他季節(jié)各產(chǎn)品中對(duì)錦州的預(yù)報(bào)結(jié)果是最具參考價(jià)值的。與最高溫度預(yù)報(bào)不同的是，各預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)最低溫度的預(yù)報(bào)在春夏季節(jié)表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，在秋冬季節(jié)，對(duì)各個(gè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)質(zhì)量則出現(xiàn)較大的差距。

六、結(jié)語(yǔ)

本文選取了2014-2018年國(guó)家指導(dǎo)、天氣在線、歐洲中心（EC）、wrf模式以及智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)對(duì)錦州地區(qū)每日20-20的24小時(shí)最高溫度和最低溫度的預(yù)報(bào)產(chǎn)品與實(shí)況進(jìn)行計(jì)算，分析可知：

（1）對(duì)于最高溫度來說，秋冬的預(yù)報(bào)質(zhì)量平均來說要高于春夏，且對(duì)每個(gè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)表現(xiàn)要更加穩(wěn)定，天氣在線在春、秋和冬季的整體預(yù)報(bào)質(zhì)量較高，國(guó)家指導(dǎo)報(bào)對(duì)夏季的高溫預(yù)報(bào)要更勝一籌。在春季北鎮(zhèn)和黑山的質(zhì)量要高于錦州，可以多加參考，冬季則可以更多地參考義縣的預(yù)報(bào)結(jié)果。

（2）對(duì)于最低溫度來說，夏季的預(yù)報(bào)質(zhì)量要明顯高于其他季節(jié)，且各預(yù)報(bào)產(chǎn)品的表現(xiàn)更加穩(wěn)定，其中以天氣在線的預(yù)報(bào)質(zhì)量為最佳。各產(chǎn)品對(duì)于錦州站的最低溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量較好，而對(duì)義縣和黑山的預(yù)報(bào)質(zhì)量則較差，需要預(yù)報(bào)工作中花費(fèi)更多的時(shí)間做訂正的工作。

（3）歐洲中心、國(guó)家指導(dǎo)以及智能網(wǎng)格均在對(duì)凌海站的最高溫度預(yù)報(bào)中表現(xiàn)最為優(yōu)異，而天氣在線對(duì)錦州的最高溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量最高，wrf模式對(duì)于北鎮(zhèn)的溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量為最高。對(duì)于低溫來說，五種產(chǎn)品對(duì)于錦州的質(zhì)量均為最高。