最低和最高溫度的數值預報在懷化的釋用

王光明 王文聞 王起喚 彭艷青

（1.湖南省懷化市氣象臺，湖南懷化 418000；2.湖南省靖州縣氣象局，湖南靖州 418400）お

摘要 對ECMWF瞭hin、T639瞭hin數值模式產品與懷化市11個縣市區氣象站點每天的高低溫實況對比分析，結果表明，高溫預報準確率較低，只有通過誤差滑動平均訂正后，EC前2 d預報準確率分別達74.4%、70.0%，T639分別為60.2%、58.4%；低溫預報準確率較高，EC前3 d分別為75.6%、75.1%、72.0%，T639通過誤差滑動訂正后，也達到了較高水平，前3 d分別是78.9%、78.9%、62.9%。高溫的預報平均偏低（即小于實況），EC略優于 T639。晴天、多云、陰天、雨天時，EC高溫的系統誤差值分別是-4、-3、-2、-1 ℃，T639分別為-5、-4、-2、-0.5 ℃；只有在預報陰天和雨天時，EC和T639高低溫的預報值可以應用于日常預報業務。

關鍵詞 最高溫度；最低溫度；數值預報；準確率；誤差

中圖分類號 SB161文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2014）19-06318-03

お

作者簡介 王光明（1962- ），男，湖南懷化人，高級工程師，從事短期短時預報工作。

收稿日期 20140529

懷化市位于湖南省西部，以山地為主，境內山丘重疊，峰巒起伏，地形復雜。地貌輪廓自西南向北傾斜，呈一狹長地帶，南北長約353 km，東西寬約229 km。東南部雪峰山脈成弧形盤踞，西北部為武陵山脈所綿延，中間丘崗起伏，形成若干盆地。地勢最高點為雪峰山脈之主峰蘇寶頂，海拔標高1 934 m；最低為沅陵的界首僅45 m。東西兩側高峻，南部突起、向中、北部傾斜，呈撮箕形，向北東敞口［1］（圖1）。

因海拔懸殊大，地形復雜，多樣化、多層次立體氣候明顯，其氣溫分布隨著區域環境的不同差異大；數值預報產品中直接輸出2 m高溫度預報，由于模式本身誤差、初始邊界條件等種種原因，模式預報產品和實際氣溫狀況存在較大差異，各地針對數值預報模式開展氣溫的釋用，效果不盡一致［2］。如佟華等總結了T213L31全球中期數值天氣預報系統中2 m溫度預

報存在系統性偏低的問題［3］；王鳳嬌等在分析單站氣溫變化基本特征的基礎上，劃分了云量、風向風速等對溫度變化影響的分級，研究采用分類氣溫平均變量制作3 h短時氣溫預報的客觀統計分析方法，經檢驗試用效果良好［4］。每天的高低溫預報是氣象部門對社會公眾發布的一項重要內容，同時在城鎮預報中也占有重要的比例。數值產品已成為廣大預報員在日常預報中的主要參考依據，但由于預報員對數值產品解釋應用能力弱，這也是制約城鎮預報質量提高的原因之一。為提高預報質量，筆者對ECMWF瞭hin和T639瞭hin數值模式產品與懷化市11個縣市區氣象站點每天的高低溫實況進行對比分析，客觀地參考數值產品，結合當地實際，對數值產品本地化進行了一些償試。

圖1 懷化市地形與地勢

1 資料與方法

模式預報要素產品是考慮了海拔、地形、植被等因素，在釋用中不再需要對此進行研究，僅需找出一些系統性的誤差進行訂正即可。另外，無論是ECMWF瞭hin還是T639瞭hin氣溫預報值均是定時值，并非極值，只不過是前72 h是每間隔3 h預報一次，時間分辨率高，后168 h為每6 h一次。以下是按城鎮預報時段挑選相應站點極值進行統計分析；還有一點，城鎮預報時段是08：00～次日08：00、20：00～次日20：00，從近1年2個時段預報與實況全市平均狀況統計數據（略）顯示，2個時段統計數據近乎一致，故按08：00～次日08：00段預報與實況數據進行分析，也無需分月或分季統計。

1.1 資料選取選取2013年4月1日～2014年2月28日ECMWF瞭hin與T639瞭hin細網格2 m各時次氣溫數值預報產品，內插至各縣站，并挑選出氣溫極值，同時選取相應時段各縣站每天高低溫實況進行對比檢驗和分析。

1.2 研究方法檢驗標準是當誤差值｜△玊｜（｜模式極端氣溫預報-實況極端氣溫｜）≤2 ℃時為正確，否則錯誤。

極端氣溫預報正確率=（極端氣溫準確次數/極端氣溫預報總次數）×100；

極端氣溫預報誤差滑動平均訂正方法是極端氣溫預報值 = 模式預報氣溫極端值 + ｜△玊｜誤差滑動平均值（1或2 d），

誤差滑動平均值=（前天的誤差值 + 昨天的誤差值）/2，稱為2天滑動平均。

天空狀況分型具體如表1所示。

2 結果與分析

2.1 氣溫預報檢驗分析

2.1.1ECMWF瞭hin檢驗。

表1 天空狀況分型

類型 天空狀況 云量（成） 天氣現象

I型 晴天、少云 ＜4 無降水

Ⅱ型 多云 4～7 無降水

Ⅲ型 陰天 ≥8 無降水

Ⅳ型 雨天 ≥8 ≥0.1 mm降水

2.1.1.1高低溫檢驗。

由圖2a可見，全市最高氣溫平均預報準確率低，僅第1天稍高，其他時段均在30.0%附近，錯誤率很高；通過誤差滑動平均訂正后，正確率迅速提升，第1天從37.6%訂正后準確率上升至74.4%，第2天從33.5%升至70.0%，第3天從31.5%升至67.2%；北中部預報比南部好。

最低氣溫平均預報準確率高（圖2b），前4 d分別為75.6%、75.1%、72.0%、69.9%，自身錯誤率較低，具有很高的參考價值，不具備像高溫一樣的訂正規律。

圖2 EC高溫（a）和低溫（b）正確（錯誤）率和誤差滑動平均訂正的正確（錯誤）率

2.1.1.2不同天氣類型高低溫的訂正。

注：負值說明預報值低于實況值，正值就是高于實況值。

圖3 EC不同天氣類型高溫（a）、低溫（b）訂正值

2.1.2T639瞭hin檢驗。

2.1.2.1高低溫檢驗。

由圖4可見，T639瞭hin高溫預報平均正確率較低，錯誤率高，未來6 d正確率均在35.0%以下，但通過誤差滑動平均訂正后，前2 d正確率雖達到了60.0%左右，可信度還是較低，訂正后的預報值僅僅只能作為參考，后4 d也僅只有50.0%的可信度。

前2 d最低氣溫的平均正確率為52.5%，后4 d在62.0%附近，說明T639瞭hin低溫預

報比高溫預報好，通過誤差滑動平均訂正后，┣2 d正確率達

圖4 T639高溫（a）和低溫（b）正確（錯誤）率和誤差滑動平均訂正的正確（錯誤）率

78.9%，在日常預報中也具有很好的參考作用，后4 d不具備誤差滑動平均訂正規律。

2.1.2.2不同天氣類型高低溫的訂正。

從圖5可以看出，數據大部分為負數，說明不論是哪種天氣型式，T639瞭hin的預報值均比實況大部分低，當以它的預報值為參考依據時，應該在T639瞭hin預報值的基礎上加（減）相應的訂正值。

圖5顯示，高溫誤差與ECMWF瞭hin具有相同規律，晴天、多云、陰天、雨天的誤差分別是-5、-4、-2、-0.5 ℃；低溫時，陰天的誤差比多云晴天大，多云與晴天的基本相同，晴天比雨天大，陰天、多云、晴天、雨天第1天誤差基本均是-2 ℃，第2~4天基本上分別是-2、-1、-1、0.5 ℃；如果用｜△玊｜≤2 ℃為標準，預報高溫時，只有T639瞭hin預報陰天、雨天的高溫值可以應用天日常預報，其他型的天氣必須經過訂正；低

溫時，T639瞭hin除第1天需訂正外，其余時段預報的低溫值

圖5 T639不同天氣類型高溫（a）、低溫（b）平均訂正值

也可以應用天日常預報業務。

2.1.3ECMWF瞭hin與T639瞭hin對比分析。

由圖6a可見，不管是EC還是T639對當地的高溫預報準確率均較低，EC均在37.6%以下，T639在34.1%以下，隨著時間的推移，T639加速下滑，而EC較為穩定；通過誤差滑動訂正后，準確率均得到較大幅度的提高，EC前3 d分別為74.4%、70.0%、67.0%，T639分別為60.2%、58.4%、54.3%，EC較T639平均高出10個百分點，對預報員來說具有很好的參考價值。

對于最低氣溫（圖6b）預報而言，EC的準確率高，前3 d分別為75.6%、75.1%、72.0%；T639前2 d較低（52.5%），后幾天為61.0%～65.1%，從T639訂正曲線看，前2 d符合誤差滑動訂正規律，準確率達78.9%，后面幾天不符合這條規律。

從圖3與圖5對比可以看到，EC數據絕對值較T639小，說明EC誤差較T639小，EC訂正值曲線沒有T639起伏大，也說明EC較T639預報值較平穩；只有在預報陰雨天時，高溫、低溫的預報值均可以應用于日常預報業務中。

圖6 EC、T639高溫（a）和低溫（b）預報準確率對比

2.2 誤差滑動訂正的實用性

多年來，懷化市城鎮預報極端氣溫的預報質量，特別是高溫在全省排名均在最后，為解決這一問題，將誤差訂正的規律應用到日常工作中，2013年下半年懷化市的預報質量得到了很大的改觀，從倒數第一，躍進到了（全省14個地州市）第六名；2014年第一季度也位居全省第七，高低溫預報質量分別位居全省第二和第一位。

3 結論與討論

（1）無論是EC還是T639對懷化市的最高氣溫預報準確率均較低，均服從誤差滑動平均訂正規律，EC前3 d準確率分別是74.4%、70.0%、62.5%，T639分別為60.2%、58.4%、54.3%；對最低氣溫預報準確率，EC前3 d分別是75.6%、75.1%、72.0%，T639通過誤差滑動訂正后，也達到了較高水平，分別是78.9%、78.9%、62.9%。

（2）如果將天空狀況分為晴天、多云、陰天、雨天，EC高溫的系統誤差值分別是-4、-3、-2、-1 ℃；T639基本上是-5、-4、-2、-0.5 ℃；

在預報陰雨天氣時，EC和T639高、低溫的預報值均可以應用于日常預報業務中。

在出現轉折性天生時，2個數值產品均可能預報錯誤，需要進行人工訂正以提高預報準確率。

（3）EC、T639細網格的溫度預報均具有一定的參考價值，EC整體的預報準確率高于T639，更具有參考作用。

參考文獻

［1］ 懷化市情網.質地貌［EB/OL］.http：//www.hhsqw.cn/newsview003.asp?D_ID=647.

［2］ 吳愛敏，路亞奇，李祥科，等.利用ECMWF產品對慶陽極端氣溫釋用效果分析［J］.干旱氣象，2009，27（3）：288.

［3］ 佟華，姚明明，王雨，等.T213L31全球中期數值天氣預報系統2m溫度預報誤差源分析［J］.氣象，2006，32（2）：52-57.

［4］ 王鳳嬌，李昌義，王立靜.單站氣溫短時預報的氣候統計方法［J］.山東氣象，2003（2）：15-17.