不同海浪數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在渤海和黃海的預(yù)報水平評估

李文博，李銳*，王彬，張薇，高山，侯喬琨，孫雅文

（1 山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室山東青島266100；2 自然資源部北海預(yù)報減災(zāi)中心山東青島266100）

0 引言

海浪災(zāi)害是人類在海上和近岸活動的最主要威脅，對生命和財產(chǎn)安全可能造成巨大損害[1-5]，因此，準確的海浪預(yù)報是海上活動的最基本保障。隨著數(shù)值預(yù)報技術(shù)的發(fā)展、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的豐富和改進以及計算機運算能力的提高，以海浪數(shù)值模式為核心的海浪數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)已成為海浪預(yù)報和業(yè)務(wù)研究的主要手段，海浪預(yù)報水平也有了較大提高［6-9］。目前常用的海浪預(yù)報數(shù)值模式主要為第三代海浪數(shù)值模式WAM[10-12]和WAVEWATCH-Ⅲ[13-15]，兩種模式均可模擬大洋和近海的海浪生成、傳播與耗散過程。

隨著海浪數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，對其預(yù)報誤差的系統(tǒng)檢驗也必不可少。目前已有不少學(xué)者在海浪數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的評估方面做出研究。20 世紀 末21 世 紀 初，TOLMAN 等[16-18]通 過 對 比WAVEWATCH-Ⅲ模式計算結(jié)果與浮標數(shù)據(jù)，改進了模式源函數(shù)；BIDLOT[19]對21 a 的數(shù)值預(yù)報結(jié)果進行檢驗評估，發(fā)現(xiàn)包括歐洲中尺度天氣預(yù)報中心（European Centre for Medium - Range Weather Forecasts，ECMWF）海浪預(yù)報產(chǎn)品（簡稱EC）在內(nèi)的幾種產(chǎn)品的預(yù)報準確性均有提高；WANG 等[20]首次利用中國近海的波浪浮標觀測數(shù)據(jù)檢驗了EC海浪預(yù)報產(chǎn)品的誤差，并分別從離岸距離、水深等方面討論了EC 產(chǎn)品的誤差分布情況；李燕等[21]對WAVEWATCH-Ⅲ在渤海的預(yù)報結(jié)果進行了檢驗；梁 小 力 等[22]對 基 于SWAN（Simulating Waves Nearshore）模式的全球海浪預(yù)報結(jié)果進行了初步驗證。然而，目前的海浪數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品評估僅限于對不同站位的誤差開展統(tǒng)計，而對于誤差的時空分布、尤其是不同天氣過程下的誤差分析卻鮮有研究。另外，目前海浪預(yù)報水平評估主要聚焦于大洋和開闊海域，渤海和黃海作為半封閉海，海浪風區(qū)短、水深淺，與大洋海浪生成傳播機制有較大不同，對現(xiàn)有海浪預(yù)報產(chǎn)品在渤海和黃海的預(yù)報能力缺少系統(tǒng)分析。為了系統(tǒng)評估渤海和黃海的海浪數(shù)值預(yù)報水平，本文擬對EC、美國國家環(huán)境預(yù)報中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）的全球天氣預(yù)報系統(tǒng)（Global Forecasting System）海浪預(yù)報產(chǎn)品（簡稱GFS）和自然資源部北海預(yù)報減災(zāi)中心（North China Sea Marine Forecasting Center of State Oceanic Administration）海浪預(yù)報產(chǎn)品（簡稱NMFC）在渤海和黃海海域的預(yù)報能力進行初步檢驗與評估，充分發(fā)揮數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在海洋環(huán)境預(yù)報中的作用，為今后渤海和黃海海浪預(yù)報技術(shù)發(fā)展提供有價值的參考。

1 資料與方法

1.1 數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品

EC產(chǎn)品所用海浪模式為WAM。NMFC與GFS兩種產(chǎn)品所用海浪模式均為WAVEWATCH-Ⅲ，其能量輸入耗散項均采用ST4 參數(shù)化方案，其中NMFC主要參數(shù)化方案設(shè)置包括ST4風浪模型和海浪耗散項、JONSWAP 底部摩擦方法、線性風時間插值、三階傳播方案等。

考慮到資料的連續(xù)性，本文收集2021 年EC、GFS、NMFC 3 種預(yù)報產(chǎn)品24 h、48 h、72 h、96 h 預(yù)報時效的有效波高預(yù)報結(jié)果用于評估。EC 和GFS的時間分辨率為3 h，NMFC的時間分辨率包括3 h和1 h兩種，其中3 h分辨率的NMFC用于與EC和GFS橫向比較，1 h分辨率的NMFC用于日極值誤差分析。各預(yù)報產(chǎn)品的簡要情況介紹見表1。EC模式的整體預(yù)報效果優(yōu)于GFS，其中24～72 h 的均方根誤差（RMSE）比GFS減小了6.8%～8%，EC 24～72 h風速預(yù)報偏差中位數(shù)在0.19～0.25 m/s之間，GFS同類中位數(shù)在0.33～0.41 m/s之間，兩種預(yù)報產(chǎn)品風速的預(yù)報結(jié)果整體略偏大，EC的偏離程度相對更小。

表1 各機構(gòu)海浪數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品及驅(qū)動風場情況Tab.1 Brief list of different ocean wave forecast products and wind forcing

1.2 觀測資料

觀測資料包括10 個10 m 大型海洋觀測浮標以及5 個海洋站觀測的2021 年有效波高數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均通過嚴格的質(zhì)量控制。渤海有3個浮標，位于119°～121°E，37.5°～40°N這一矩形海域內(nèi)；渤海海峽有兩個浮標，為南北分布；黃海北部有1 個浮標，位置約在該海域中心處；黃海中部有4個浮標，位于120°～124°E，35°～36.5°N 這一矩形海域內(nèi)；5 個海洋站分別為東營港、小長山、龍口、小麥島和日照港。觀測結(jié)果分別與上述3 種海浪預(yù)報產(chǎn)品進行直接對比，并利用雙線性插值將3種數(shù)值預(yù)報網(wǎng)格數(shù)據(jù)插值到觀測站點進行誤差統(tǒng)計。

1.3 誤差統(tǒng)計方法

采用相對誤差、均方根誤差和平均偏差來評估數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品偏離實際觀測的情況，誤差統(tǒng)計的具體方法如下：

①相對誤差（Er，單位：%）反映了預(yù)報偏離觀測的相對程度。計算公式為：

②均方根誤差（Erms，單位：m）反映了預(yù)報偏離觀測的離散程度。計算公式為：

③平均偏差（Ebias，單位：m）反映了預(yù)測相對于觀測的整體偏離程度。計算公式為：

2 誤差分析

2.1 誤差總體分析

2021年3種預(yù)報產(chǎn)品到報率均超過95%。將預(yù)報產(chǎn)品24 h、48 h、72 h 和96 h 的有效波高預(yù)報數(shù)值插值到10 個浮標站位和5 個海洋站位，將所有結(jié)果與實測有效波高進行對比分析，并制作預(yù)報與觀測數(shù)據(jù)對比圖（見圖1），其中紅色線為利用最小二乘法擬合出的線（簡稱LSF 線），誤差統(tǒng)計見表2。從圖1 可以看出，渤海和黃海2021 年低于2 m 的有效波高出現(xiàn)概率超過60%，2 m 以上有效波高出現(xiàn)概率較小，最大有效波高超過5 m。從表2 可以看出，不同波高分段情況下EC 的RMSE 均為最低。3 m以上有效波高的預(yù)報相對誤差、均方根誤差和平均偏差均為EC最小，GFS最大，NMFC居中，三者24 h預(yù)報相對誤差均在21%以下；3 m 及以下有效波高的預(yù)報均方根誤差也是EC 最小，說明EC 對于海浪有效波高的整體預(yù)報水平高于NMFC 和GFS。從圖1 的LSF 線和表2 平均偏差統(tǒng)計結(jié)果來看，3 種預(yù)報產(chǎn)品對于2 m 以上有效波高的預(yù)報結(jié)果整體偏小0.2 ～0.6 m，且GFS 大浪預(yù)報結(jié)果偏小的情況最為明顯，這可能與現(xiàn)有海浪預(yù)報模式的風能輸入?yún)?shù)化方案和參數(shù)設(shè)置更適用于開闊海域，渤海和黃海風區(qū)較短且波浪成長機制與開闊海域不同有關(guān)。

圖1 預(yù)報有效波高與實測有效波高對比Fig.1 Comparison of significant wave height forecasts with observations

表2 有效波高預(yù)報誤差統(tǒng)計Tab.2 Statistical parameter of the comparison of significant wave height forecasts with buoy observations

圖2 為3 種產(chǎn)品的偏差箱線圖，用來體現(xiàn)不同預(yù)報時效下預(yù)報偏差的離散程度和數(shù)據(jù)的集中趨勢[23]。從圖中可以看出，EC、NMFC 和GFS 24～96 h 有效波高的預(yù)報偏差中位數(shù)分別在0.06～0.08 m、0.04～0.09 m、0.01～0.02 m 之間，預(yù)報結(jié)果整體均略偏大?？紤]到3 種產(chǎn)品對2 m 以上有效波高的預(yù)報偏差偏小，說明它們對2 m 以下有效波高的小浪預(yù)報偏大。從圖中箱子和虛線長短來看，3種產(chǎn)品中EC 的離散程度最小，GFS 的負偏離較多，NMFC 的正偏離較多，說明EC 與觀測更為接近，GFS 漏報較多而NMFC 誤報較多。另外，從圖中可以看出，3 種模式預(yù)報偏差的離散度隨著預(yù)報時效的增長而不斷增大。

圖2 不同模式24～96 h預(yù)報偏差箱線圖Fig.2 Different model's box diagram of 24～96 h prediction

2.2 誤差空間分布

根據(jù)10 m 大型海洋觀測浮標所在的不同位置，將其劃分為渤海、黃海北部、黃海中部3個海域分別進行誤差統(tǒng)計分析，其中預(yù)報有效波高為0～2 m 的均方根誤差結(jié)果見圖3a，有效波高大于2 m 的均方根誤差結(jié)果見圖3b。從海區(qū)來看，當渤海區(qū)域的預(yù)報有效波高為0～2 m 時，EC 預(yù)報結(jié)果的均方根誤差最小，NMFC 24 h 和48 h 預(yù)報結(jié)果次之，但72 h和96 h 預(yù)報結(jié)果的均方根誤差大于GFS 預(yù)報。在有效波高為0～2 m 時，EC 24 h、48 h、72 h 和96 h 預(yù)報結(jié)果的均方根誤差分別為0.33 m、0.37 m、0.38 m和0.44 m；而有效波高大于2 m時，EC 24 h、48 h、72 h預(yù)報結(jié)果的均方根誤差分別為0.48 m、0.57 m、0.66 m，這3 項結(jié)果均為3 種產(chǎn)品中最優(yōu)，96 h 預(yù)報結(jié)果的均方根誤差為0.86 m，高于NMFC 的預(yù)報結(jié)果（0.83 m）。GFS 預(yù)報產(chǎn)品的均方根誤差在有效波高大于2 m 時均為最大。在黃海北部，除有效波高大于2 m的96 h預(yù)報結(jié)果外，其余情況下EC預(yù)報結(jié)果的均方根誤差均為最小，GFS次之，NMFC最大。在有效波高為0～2 m 時，EC 24 h、48 h、72 h 和96 h 預(yù)報結(jié)果的均方根誤差分別為0.28 m、0.30 m、0.32 m和0.38 m;而有效波高大于2 m 時，EC 24 h、48 h、72 h 和96 h 預(yù)報結(jié)果的均方根誤差分別為0.36 m、0.41 m、0.52 m 和0.61 m。在黃海中部，EC預(yù)報結(jié)果的均方根誤差均為最小，GFS 預(yù)報誤差多數(shù)情況下小于NMFC。

圖3 不同海域有效波高預(yù)報均方根誤差Fig.3 RMSE of significant wave height forecasts in different sea areas

從3 個海區(qū)的預(yù)報誤差來看，EC 的預(yù)報效果在大多數(shù)情況下為最好，NMFC 和GFS 的預(yù)報結(jié)果在不同海區(qū)、不同預(yù)報時效以及不同有效波高范圍下各有優(yōu)劣。橫向比較來看，3 種有效波高預(yù)報產(chǎn)品在渤海和黃海中部的誤差大于黃海北部，其中GFS預(yù)報誤差在渤海區(qū)域尤其大，可能是由于GFS 產(chǎn)品的參數(shù)化方案不適用于渤海這種短風區(qū)、淺水深海域，也可能與GFS 模式在渤海所用地形數(shù)據(jù)不準確有關(guān)，具體原因需要對GFS的模式設(shè)置進行分析。

考慮到海上浮標與海洋站的位置區(qū)別，將結(jié)果分為外海和近岸進行誤差分析，結(jié)果見圖4，其中近岸部分為所有海洋站結(jié)果，外海部分為所有海上浮標結(jié)果。從圖中可以看出，3 種產(chǎn)品在近岸的誤差均高于外海。對于2 m 以下有效波高的預(yù)報結(jié)果，3種產(chǎn)品在近岸的均方根誤差比較接近，在外海EC的均方根誤差最?。粚τ? m 以上的有效波高，GFS在近岸的均方根誤差嚴重偏大（超過1.3 m），EC 在外海的均方根誤差最小，NMFC 在近岸的均方根誤差最小，這可能與NMFC 的模式分辨率較高（1/36°）并采用了海圖水深數(shù)據(jù)有關(guān)。

圖4 近岸與外海有效波高預(yù)報均方根誤差Fig.4 RMSE of significant wave height forecasts in the nearshore and open sea areas

泰勒圖由TAYLOR[24]于2001 年首先提出，近年來被廣泛應(yīng)用于模式的評估與檢驗?；谟嘞叶ɡ恚├請D可巧妙將模式的相關(guān)系數(shù)、中心均方根誤差和標準差之比3個評價指標整合在一張極坐標圖上，圖5 是3 種預(yù)報產(chǎn)品在所有觀測站位的泰勒圖，圖中從圓點出發(fā)的徑向距離表示模式與觀測的標準差之比，比值越接近1，表示模擬能力越好；中心均方根誤差是以觀測點為圓心的半圓弧，模式點越靠近觀測點，表明模擬越接近觀測值；相關(guān)系數(shù)由方位角的余弦決定，當模式模擬結(jié)果與觀測值較一致時，相對系數(shù)越接近1。從圖中可以看出，在3種預(yù)報產(chǎn)品中，MF03007 浮標（位于黃海中部，最遠離陸地）的誤差均為最小，說明3種模式對該站的預(yù)報效果最好；從對近岸站位（尤其是小長山）的預(yù)報效果來看，NMFC 的預(yù)報效果好于其他兩種模式，小長山站EC 和GFS 結(jié)果的標準差之比均大于1.0，中心均方根誤差均大于0.8 m，相關(guān)系數(shù)均小于0.7；而GFS 對龍口站的預(yù)報效果十分不理想，中心均方根誤差都大于1.0 m。從對海上浮標的預(yù)報效果來看，EC 整體好于其他兩種模式，中心均方根誤差相對較小，相關(guān)系數(shù)更接近1。

圖5 EC、GFS和NMFC的48 h預(yù)報泰勒圖Fig.5 Taylor diagram of 48 h prediction from the EC，GFS and NMFC products

2.3 誤差時間分布

圖6 為3 種產(chǎn)品48 h 有效波高預(yù)報誤差的時間分布。從圖中可以看出，3種產(chǎn)品在有效波高為0～2 m 時的均方根誤差變化趨勢較為一致且全年變化不大，冬季均方根誤差略高于其他季節(jié)。當有效波高大于2 m時，3種產(chǎn)品的均方根誤差顯示出較大的差異，其中GFS 的預(yù)報結(jié)果在8 月和11 月誤差偏大，經(jīng)過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)是由于其對8 月的一次低壓過程和11 月的3 次冷空氣過程預(yù)報誤差較大造成的，而NMFC 和EC 對這4 次過程的預(yù)報誤差較??；EC 的預(yù)報結(jié)果在6 月誤差偏大，這是因為EC 對6 月的一次低壓過程有效波高預(yù)測偏小從而導(dǎo)致漏報。由此可以看出，對于渤海和黃海2 m 以上的有效波高來說，夏季海浪模式的預(yù)報水平主要取決于其對溫帶氣旋、低壓倒槽等低壓過程有效波高的預(yù)報誤差，而秋冬季則主要取決于對冷空氣過程有效波高的預(yù)報誤差。

圖6 各月份不同有效波高48 h預(yù)報均方根誤差Fig.6 The monthly evolution of the RMSE of 48 h forecasts for different significant wave height

2.4 不同波向過程分析

挑選8 個海上浮標海浪觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)實測波向?qū)⑵浞殖? 個方向，分別對3 種預(yù)報產(chǎn)品在不同波向時的預(yù)報進行誤差分析，計算均方根誤差并評估其在不同波向下的預(yù)報結(jié)果準確性，具體結(jié)果見表3。以24 h 結(jié)果為例，從表中可以看出EC 預(yù)報結(jié)果在8 個方向差別不大且均為最好；GFS 在E 向、S向效果較好，在W 向、NW 向效果略差；NMFC 在S向、SE向效果較好，在W向效果最差。

表3 不同波向有效波高預(yù)報均方根誤差統(tǒng)計（單位：m）Tab.3 RMSE of significant wave height forecasts in different directions（unit：m）

2.5 強天氣過程分析

根據(jù)海浪觀測數(shù)據(jù)挑選2 m 有效波高以上的天氣過程時間窗口，并按照冷空氣、溫帶氣旋、臺風、低壓倒槽、東高西低（即東面為副熱帶高壓帶，西面為大低壓帶）5 類天氣過程進行分類，依照分類分別對不同天氣過程的預(yù)報誤差進行評估。分類結(jié)果顯示，2021 年渤海和黃海大浪過程主要由冷空氣（26次）和溫帶氣旋（10次）兩種天氣過程導(dǎo)致，臺風（3 次）、低壓倒槽（3 次）和東高西低（1 次）的天氣過程發(fā)生頻率較低。由于東高西低過程只出現(xiàn)了1次，缺乏代表性，故本次分析不考慮東高西低過程。

將4種不同天氣過程下的數(shù)值預(yù)報結(jié)果與浮標實測結(jié)果進行對比并分析2 m 以上有效波高的預(yù)報均方根誤差，結(jié)果見圖7。通過分析可以得出，冷空氣期間，EC 的預(yù)報誤差（均方根誤差為40～80 cm）最小，GFS 的預(yù)報誤差最大，NMFC 的預(yù)報誤差居中，NMFC 的96 h 預(yù)報誤差比EC 的略??；溫帶氣旋期間，3 種數(shù)值預(yù)報結(jié)果的總體誤差水平接近，NMFC 在24～72 h 的預(yù)報誤差較小，但96 h 的預(yù)報誤差偏大；低壓倒槽期間，NMFC 的預(yù)報誤差小于EC 和GFS；臺風及臺風外圍影響期間，NMFC 的24 h 預(yù)報誤差最小，而EC 的48～96 h 預(yù)報誤差最小。由于2021 年影響渤海和黃海的低壓倒槽和臺風過程均僅有3 次，所以該結(jié)果的可參考性仍需進一步研究?？傮w來說在3 種產(chǎn)品中，EC 對于冷空氣作用期間海浪的預(yù)報效果較好，NMFC 對于溫帶氣旋等低壓過程期間海浪的預(yù)報效果較好。

圖7 不同天氣過程有效波高預(yù)報均方根誤差Fig.7 RMSE of significant wave height forecasts in different weather situation

圖8 是在2021 年10 月3—5 日冷空氣過程中渤海中部浮標有效波高隨時間的變化曲線。從圖中可以看出，3 種產(chǎn)品的有效波高預(yù)報峰值比較接近，但都小于觀測值。在有效波高下降的過程中，EC的預(yù)報結(jié)果和實測更接近，所以EC 的預(yù)報誤差最小。EC對于此次冷空氣過程的預(yù)報波高衰減更慢，可能是由于其海浪數(shù)值模式中的能量耗散參數(shù)化方案更有利于冷空氣期間海浪能量的長距離傳播。

圖8 一次冷空氣過程有效波高隨時間變化曲線圖Fig.8 Comparison of significant wave height forecasts with observations for the waves during a typical cold air activity

圖9 為在2021 年6 月14—16 日低壓倒槽過程期間黃海中部浮標有效波高隨時間的變化曲線。從圖中可以看到，EC 與GFS 對此次低壓倒槽過程的有效波高極值的預(yù)報水平相當，但與實測相比均偏小，預(yù)報值與實測極值相差約1 m，而NMFC雖然對于極值出現(xiàn)時間的預(yù)報比其他二者略有提前，但預(yù)報結(jié)果與實測極值最接近，僅相差不足0.5 m，這可能與NMFC所使用的風場驅(qū)動較為準確有關(guān)。

圖9 一次低壓倒槽過程有效波高隨時間變化曲線圖Fig.9 Comparison of significant wave height forecasts with observations for the waves during a typical inverted trough activity

我們使用逐3 h預(yù)報數(shù)據(jù)，針對4種過程下預(yù)報與實測波高極值的出現(xiàn)時刻進行分析，得出相應(yīng)相位差。定義在某次過程中某個浮標/臺站實測波高極值出現(xiàn)在預(yù)報時間之前為預(yù)報滯后，反之為預(yù)報提前。篩選4種天氣過程下具有代表性的實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，具體結(jié)果見表4。在冷空氣發(fā)生時，3 種預(yù)報產(chǎn)品預(yù)報滯后出現(xiàn)次數(shù)明顯高于預(yù)報提前，NMFC 產(chǎn)品平均滯后時間約為5.58 h，EC 和GFS 產(chǎn)品為5.61 h 和5.55 h；而當預(yù)報提前時，NMFC 產(chǎn)品平均提前時間為5.19 h，EC 產(chǎn)品為5.31 h，GFS 產(chǎn)品為5.19 h。溫帶氣旋下3 種預(yù)報產(chǎn)品預(yù)報滯后出現(xiàn)次數(shù)略高于預(yù)報提前，NMFC 產(chǎn)品平均滯后時間約為5.61 h，EC 和GFS 產(chǎn)品為5.94 h 和6.03 h；而當預(yù)報提前時，NMFC 產(chǎn)品平均提前時間為6.36 h，EC產(chǎn)品為6.33 h，GFS 產(chǎn)品為6.14 h。臺風和低壓倒槽過程發(fā)生次數(shù)相對較少，此處不做分析。

表4 有效波高預(yù)報極值結(jié)果與實測結(jié)果出現(xiàn)時間差Tab.4 Occurring time difference between the forecasted significant wave height extreme and the observed extreme

2.6 極值預(yù)報誤差分析

考慮到預(yù)報機構(gòu)對外發(fā)布的海洋預(yù)報結(jié)果通常以天為單位，本文對日極值預(yù)報結(jié)果進行誤差分析。采用NMFC的逐時預(yù)報數(shù)據(jù)、EC和GFS的逐3 h預(yù)報數(shù)據(jù)統(tǒng)計每日預(yù)報的最大有效波高且結(jié)果大于2 m 的時刻，并與利用逐時觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到的每日觀測最大有效波高進行對比，結(jié)果見圖10。從圖中可以看出，對于有效波高極值NMFC 的預(yù)報最好，EC 的效果略差（96 h 預(yù)報誤差變大），GFS 的預(yù)報誤差最大。結(jié)合表3可知，盡管EC有效波高的總體誤差低于NMFC，但在極值預(yù)報方面卻不如NMFC。這是因為NMFC為逐時預(yù)報產(chǎn)品，而EC和GFS 為逐3 h 產(chǎn)品，在捕捉極值方面逐時預(yù)報產(chǎn)品更有優(yōu)勢。

圖10 2 m以上有效波高日預(yù)報誤差統(tǒng)計Fig.10 RMSE of daily significant wave height(>2 m)forecasts

3 總結(jié)與討論

本文收集整理了2021 年NMFC、EC、GFS 的海浪數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品以及渤海和黃海浮標和海洋站的海浪觀測數(shù)據(jù)，將模式數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)進行比較并統(tǒng)計分析了多種誤差指標?？傮w來說，3種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品對2 m 以上有效波高24 h的預(yù)報誤差不超過19%，EC 預(yù)報誤差最低，3 種產(chǎn)品對于大浪過程的預(yù)報結(jié)果都偏低。從空間上看，渤海和黃海中部的有效波高預(yù)報誤差大于黃海北部（其中GFS在渤海的誤差尤其大）；近岸的有效波高預(yù)報誤差均高于外海；EC 有效波高預(yù)報誤差在外海最小，NMFC 誤差在近岸最小。從月份來看，GFS 的有效波高在8 月和11 月誤差偏大，EC 有效波高誤差在6月偏大，NMFC 有效波高預(yù)報誤差全年變化不大，總體來說夏季預(yù)報誤差偏大。在天氣過程方面，EC對冷空氣和臺風期間海浪的預(yù)報效果更好，NMFC對溫帶氣旋和低壓倒槽期間海浪的預(yù)報效果更好。在極值預(yù)報方面，NMFC 對有效波高極值的預(yù)報最好，EC的效果略差，GFS的預(yù)報誤差最大。

本文僅對2021 年3 種預(yù)報產(chǎn)品的預(yù)報性能進行了初步研究，今后應(yīng)針對多年的預(yù)報產(chǎn)品開展更加系統(tǒng)的評估，以期為日后進行的實際有效波高的預(yù)報訂正和釋用提供有意義的參考。另外，在渤海和黃海，海浪的預(yù)報水平既取決于海浪模式的參數(shù)設(shè)置，還取決于海面風的預(yù)報水平，拋開海面風誤差只分析海浪誤差，不能完全確定海浪誤差的全部來源。因此，下一步應(yīng)將海面風預(yù)報效果和海浪預(yù)報效果進行關(guān)聯(lián)分析，明確海浪預(yù)報誤差中的模式自身誤差和強迫場誤差的貢獻。