暖季T639 數值預報產品2m溫度在永州地區的檢驗評估

李青松 黃海濤 付 煒 梁 升 蔣麗敏 何應法

（1.永州市氣象局，湖南 永州 425000；2.民航氣象中心，北京 100122）

1 引言

由于數值模式受到模式本身誤差和初始場誤差的影響，其預報產品必然會存在誤差，因此有必要對數值預報產品的誤差進行分析，以便在實際業務工作中更為客觀有效的對數值預報產品進行釋用。永州地處湖南南部，位于南嶺山脈附近，地形狹長且復雜，南北跨度大，溫度南北差距明顯，預報難度大。目前國家局下發的 T639數值預報產品中 2m溫度對溫度預報有一定的指導作用，但是其本地可用性沒有全面精確的統計和分析，而當前對于T639數值預報產品的檢驗評估主要還是處在研究層面[1-7]，并且還只是對模式的總體檢驗，而具體到縣市的微觀評估開展得并不多，因此非常有必要對T639數值預報產品進行初步的本地化基礎性研究，為業務應用提供更為專業的依據，以提高日常預報業務預報效果。

2 方法與資料

對中國氣象局下發的T639模式產品08時起報T2m溫度預報場進行距離等比插值，獲得與永州地區11個國家級地面氣象觀測站點對應的預報值，再對各時次預報值與觀測值進行誤差分析，了解其誤差分布時空特征，并對模式產品進行初步訂正試驗，檢驗其訂正效果[8]。國家局下發的T639 T2m產品為240h預報時效，共37個時次，預報時間分辨率為前60h為3h分辨率，60-120h為6h分辨率，120～168h為12h分辨率，168-240為24h分辨率。

3 誤差分析

3.1 總體誤差分析

對T639模式T2m溫度產品永州地區暖季（3～9月）總體誤差空間分布情況及各項統計值進行分析，T639模式2m溫度各時次總平均誤差（以下稱總誤差）在永州地區的分布情況，最小總誤差為冷水灘站-1.94℃，最大總平誤差為道縣站-2.67℃，全市11站各時次總誤差為-2.25℃，呈現北部和南部平均誤差較小，而中南部偏大的分布情況，總平均誤差分析表明T639模式2m溫度對于永州地區具備基本的預報能力，但全市不同地區的預報誤差水平不一致，均有一定的空間分布差異。此外，本文還統計了永州各縣區最大平均誤差和最小平均誤差的分布情況，最小平均誤差在-0.1～-0.9℃之間，最大平均誤差在-2.8～-3.8℃之間，最小平均誤差在北部及南部較小，而在中南部較大，最大平均誤差在中部較小，在東北部及中南部較大。上述總誤差及最大最小誤差分布情況表明T639模式對于永州北部較為平坦的地形的預報效果強于南部復雜地形的預報效果。

3.2 各預報時效誤差分析

分析永州地區不同預報時效平均誤差情況，全市各時次平均誤差在0～-4.0℃之間，并存在一個明顯的24h誤差變化振蕩周期，對于08時起報的預報產品，誤差在11～20時之間逐步增大，20時至次日11時逐步減少。考慮溫度預報中大多數日最高溫度出現在14時至16時，而最低溫度出現在凌晨02～08時，而T639模式2m溫度預報誤差在上述兩個時段誤差在-2.0～－3.5℃之間，因此，在參考T639模式2m溫度預報產品時，對于最高最低溫度的預報可以考慮相對模式輸出做出相應調整。

分析全市各時次平均誤差分布情況，全市各時次平均誤差主要分布在-5～1℃之間（占總頻次的90%以上），在-1～-3℃之間為一個高頻區間，特別是在前20個時次即60h預報時效內的誤差主要分布在這一區間，這表明在天氣預報業務中釋用T639溫度預報產品在60h預報時效內具有較高的參考價值。同時，各預報時效的誤差頻次分布呈現準正態分布，峰值主要出現在-3.0～-1.5℃之間。

3.3 逐月誤差分析

對T639產品2m溫度預報逐月誤差分布情況進行統計，全市各月溫度預報誤差 90%以上分布于-5～5℃之間，分布于-3～3℃區間全市平均達72.23%；在3、4、5及9月在-2～2℃誤差區間的頻次分布在50%以上。

由于僅對T639產品2m溫度預報誤差分布情況進行總體粗放的分析不足以了解其更為詳盡的分布特征，因此，本文對各月誤差頻次逐℃分布進行的統計，逐月溫度預報誤差分布的離散度存在一定的差異，3～5月誤差分布主要集中于-1～-5℃，6月誤差分布主要集中于-2～-5℃，7月主要集中于-2～-6℃，8月主要集中于-2～-6℃，9月主要集中于-1～-6℃，各月誤差分布呈現預報時效越長誤差離散度越大的特征，各月前60h的誤差離散度較更長時次的誤差離散度小，這表明前60h的預報效果較好，此外，可以發現夏季誤差分布離散度比春季小，分布更為集中。

4 訂正方法試驗

4.1 永州地區總體訂正效果檢驗

本文采用兩種不同訂正方案對永州地區暖季T639模式T2m溫度預報產品進行訂正試驗，方案一利用上一時次預報誤差對本次預報場進行訂正，均方根誤差在訂正前后有小幅度減小，這表明此訂正方案對于模式預報有一定訂正作用；方案二利用前一預報時效的誤差對下一時效的預報誤差進行訂正（傳遞誤差訂正法），均方根誤差在訂正之后較訂正之前有大幅減小，表明訂正方案二對于模式預報訂正能力較強。此外，上述兩方案均存在預報時效越長，訂正效果越差的基本特征。

4.2 永州地區逐月訂正效果檢驗

采用方案二對永州地區T639預報T2m溫度預報產品進行逐月檢驗，對3月份的數值預報產品進行時效誤差訂正，訂正之后均方根誤差整體呈減小趨勢，但在個別時效的訂正效果為負值，在前60h的訂正效果要好于后面時效；4月訂正效果較3月效果有所提升，前156h的相對訂正效果在40%附近，結合3.3節的統計結果，即可理解訂正之后的主要誤差分布可由-1～-5℃減小到-1～-3℃，這種訂正效果對于提高日常預報有直接而顯著的效果；5月份訂正效果較4月又有小幅度提升，在前144h均超過40%；6～9月訂正之后的效果較3-5月更為顯著，相對訂正效果在前60h最大可達到60%。綜合3～9月訂正效果表明：相對訂正效果均隨時效的增加而減小，夏季較春季訂正效果更好。訂正試驗結果表明，在實際預報業務中，可采用已知時效誤差對后續預報時效進行初步訂正，對于改善短期時段內的預報效果有一定幫助。

5 結論與展望

通過對2013年3～9月T639數值預報2m溫度預報產品在永州地區插值應用的統計分析，表明T639模式2m溫度產品總體誤差分布不均，各時段的誤差也存在差異，誤差分布存在明顯的24h的周期振蕩，預報員可以結合實際環流背景充分利用這以特征進行初步的直觀訂正，以提高日常預報效果。此外還發現在春季大氣背景變化迅速且復雜的時段誤差離散度較大，在夏季大氣背景變化較為穩定的時段誤差離散度有所減小，這表明T639模式產品同樣存在夏季預報效果好于春季的基本特征。

本文針對T639模式2m溫度預報產品在永州地區釋用的統計特征進行初步的訂正試驗，結果表明：方案一的訂正效果較差，而方案二對于減小誤差有較好的效果。利用方案二對于不同月份不同季節進行的訂正檢驗表明：整體誤差在訂正之后有明顯的減小，相對訂正效果隨時效增加而減小，夏季較春季效果更好。

由于本研究統計的時段較短，且由于資料的缺失，僅對08時起報的2m溫度產品進行了分析，因此，其代表性和精確程度還有待后續的研究進行驗證。此外，本文對訂正方法只進行了初步的探討，在隨后的研究中，將采用更有針對性的訂正方法進行試驗，以期更好的改善T639數值預報產品的釋用效果。

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