SCMOC溫度精細化對黑龍江省溫度預報的訂正分析

關　銘，齊　鐸，王婷婷（.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱50030；.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱5000）

?

SCMOC溫度精細化對黑龍江省溫度預報的訂正分析

關銘1，齊鐸1，王婷婷2
（1.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱150030；2.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱150001）

摘要：本文將中國氣象局下發的2014年SCMOC溫度指導預報的08時預報場及對應的實況場資料進行數據處理，得到黑龍江省82站的溫度指導預報和實況資料（部分站點的部分時次數據缺測，缺測數據按9999輸出）。將全省82站的溫度指導預報的最高最低氣溫分別與實況做差值處理，得到預報偏差，分析全省各站預報偏差分布規律發現：SCMOC溫度指導預報在夏季預報較準確；春秋季節在不同的天氣形勢下有較穩定的誤差；冬季預報效力最不穩定。

關鍵詞：SCMOC溫度指導預報；預報偏差；檢驗；天氣形勢

1　引言

黑龍江省地處中國東北部，面積廣闊，南北地區溫度差異大，溫度的季節變化明顯，受日輻射、天空狀況、風力風速以及地形等因素的影響較多，一直以來溫度的預報是精細化預報的難點。在我國國內，近幾年河南、安徽、陜西［1］等省都曾做過溫度精細化檢驗和訂正方面的研究，對于站點資料多采用絕對誤差及預報準確率檢驗的方法。但此種方法只能檢驗出溫度預報偏高還是偏低，并沒有具體量化的將指導預報或數值預報加以訂正。本文旨在通過將SCMOC溫度指導預報產品的最高、最低溫度預報與實況進行逐站逐日的對比檢驗分析，并且按照季節、天氣形勢等影響因素分類，在每一類情況下將指導預報產品的溫度預報與實況最高最低溫度進行總結，得到對中央臺溫度指導預報的訂正方法。

2　各站預報偏差月際變化

計算結果顯示，SCMOC指導預報對黑龍江省的最高氣溫預報效果明顯好于最低氣溫。從地域分布上來看，SCMOC最高最低氣溫指導預報對于北部地區的站點預報偏差較大，對于伊春南部、綏化北部、哈爾濱西部附近的站點預報效力不穩定，對于三江平原一帶的站點預報能力較強。從全省82站的最高最低氣溫預報偏差時間曲線分布上可以看出，指導預報在夏季7-9月份時段內的預報效力良好，偏差明顯小于其他月份。

3　SCMOC溫度指導預報與實況偏差季節變化

3.1春季（3-5月份）指導預報最高氣溫與實況偏差分析

3.1.1預報與實況偏差較大的情況

（1）中高層有弱冷空氣波動。中高空有弱冷空氣波動時，預報場中冷空氣進入的位置預報偏差不大，但冷空氣強度預報偏強，因此08時實況冷空氣所在位置（尤其是黑龍江省中西部地區）的當日最高氣溫預報比實況偏低5-7℃。

（2）中等強度冷空氣進入。當出現中等強度冷空氣自西北地區進入黑龍江省時，如果850 hPa溫度下降幅度達4℃以上時，且形成明顯的冷鋒鋒區，同時高空冷空氣沒有達到冷渦強度的情況下，當日最高氣溫預報較實況一般偏低6-8℃。

（3）暖空氣移出，冷空氣移入。黑龍江省如果前期在暖空氣控制中，后期高空槽攜帶冷空氣推送暖空氣東移，那么在冷暖交匯的區域，偏向暖空氣的一側預報較實況偏高2-4℃。

（4）西路冷渦天氣影響。對于偏西路徑的冷渦天氣過程，本身冷空氣強度不是很強，但是有北部冷空氣補充，因此預報場往往在此類天氣中考慮不足，尤其是在預報場偏高2-3℃。

3.1.2預報與實況偏差較小的情況

（1）穩定的冷渦天氣影響。當黑龍江省受較穩定的冷渦天氣的影響時，SCMOC指導預報最高氣溫預報結果非常接近實況，各地偏差≤2℃，08時實況中冷空氣所到之處指導預報偏低，仍處于暖空氣影響中的地區指導預報略偏高。

（2）暖空氣進入。SCMOC指導預報對于冷空氣移出，強暖空氣進入時的預報能力良好，最高氣溫預報偏差≤2℃。

3.2春季（3-5月份）指導預報最低氣溫與實況偏差分析

3.2.1預報與實況偏差較大的情況

（1）強暖空氣進入。前期影響黑龍江省的冷空氣自東部地區移出，西部有強暖脊進入，此時指導預報對冷空氣的移動速度估計較快，全省大部地區最低氣溫并沒有回升太快，加之此時夜間大部地區為晴好天氣，輻射降溫明顯，暖脊進入地區最低氣溫仍維持較低，中央臺指導預報比實況偏高4-6℃。

（2）冷空氣回流

圖1　2014年5月8日最低氣溫預報偏差

前期影響黑龍江省的冷空氣在東移的過程中受北部高壓脊的阻擋，脊前東北風使得低渦南壓，冷空氣堆積于中南部地區（圖1，2），此時西側暖空氣勢力沒有那么強，東路冷空氣回流，西部地區夜間最低氣溫仍維持較低，然而指導預報誤判冷空氣已經移除，西部地區氣溫回升，因此西部地區最低氣溫指導預報較實況偏高5-7℃。

圖2　2014年5月（a）7日20時（b）8日20時500 hPa高度場和850 hPa溫度場

3.2.2預報與實況偏差較小的情況

穩定的西北氣流影響。2014年3月4-6日與4月15日黑龍江省受穩定的冷渦后部西北氣流影響，全省大部以晴好天氣為主，由于天氣系統穩定，指導預報適應天氣系統變化，此時溫度指導預報最低氣溫與實況較一致，偏差大多在2℃以內。

3.3夏季（6-8月份）指導預報最高氣溫與實況偏差分析

3.3.1預報與實況偏差較大的情況

弱冷空氣快速滑過。夏季弱冷空氣自西北部地區向東向南快速劃過，此時弱冷空氣后部的各站最高溫度指導預報較實況偏高2-4℃。

3.3.2預報與實況偏差較小的情況

（1）冷渦后部偏北氣流影響。6月13日前期影響黑龍江省的冷渦系統主體移出，全省大部地區處于冷渦后部東北氣流影響下，大部地區天氣晴好，此時中央臺最高氣溫指導預報較準確，偏差不超過2℃。

（2）槽前脊后西南風。7月3日黑龍江省大部處于槽前西南氣流影響下，天氣晴好，氣溫回升，全省大部地區天空狀況良好，此時中央臺最高氣溫指導預報與實況較一致，偏差＜±2℃。

（3）低渦底部偏西風。8月1日低渦底部偏西風控制黑龍江省大部地區，北部地區的低渦攜帶弱冷空氣快速劃過大興安嶺北部地區，可見大興安嶺北部地區中央臺最高氣溫指導預報偏差較大，預報偏高4-6℃；而偏西氣流影響下的其它地區預報與實況偏差很小。

3.4夏季（6-8月份）指導預報最低氣溫與實況偏差分析

3.4.1預報與實況偏差較大的情況

低層弱冷空氣波動。夏季，黑龍江省易發對流性降水，當低層弱冷空氣波動配合動力抬升條件時易發局地降水。這種降水天氣對溫度的預報有較大程度的影響。黑龍江省受西北部地區和西南部地區兩股冷空氣的影響，大范圍地區預報與實況偏差較大，中央臺溫度指導預報最低氣溫預報偏高4-6℃。

3.4.2預報與實況偏差較小的情況

（1）冷渦后部西北氣流。2014年6月15日，前期影響黑龍江省的冷渦已經基本移出，大部地區處于冷渦后部高壓脊前側的西北氣流影響下，氣溫回升。此時中央臺最低溫度指導預報較準確，與實況偏差較小，基本在誤差允許范圍內。同樣的天氣形勢在7、8月都存在，可以說明SCMOC最低氣溫預報在夏季對這種天氣形勢預報表現力較好。

（2）穩定的冷渦系統影響。黑龍江省夏季多冷渦系統活動并帶來降雨天氣。以7月兩個天氣過程為例，從天氣圖上可以看出，全省大部地區受冷渦系統影響，850 hPa處于穩定的冷空氣控制中。此時中央臺最低溫度指導預報與實況偏差較小，普遍在2℃以內。

3.5秋季（9-11月份）指導預報最高氣溫與實況偏差分析

3.5.1預報與實況偏差較大的情況

（1）低渦攜帶冷空氣移入。秋季低渦冷空氣較夏季略偏強，冷空氣進入的位置中央臺最高氣溫指導預報反應偏慢，對冷空氣的移動速度預報效果略差，因此常常預報較實況偏高2-4℃。在這種天氣形勢下，各地的天空狀況和天氣現象也是最高氣溫預報的重要影響因素之一，初秋低渦影響的區域極易產生降水，水汽在近地面蒸發吸收熱量、云覆蓋阻擋了太陽輻射升溫等因素均對溫度的預報產生了直接的影響。因此冷渦降水時，溫度的影響因素復雜，模式預報穩定性也相對較差。

（2）弱冷空氣波動。深秋時節黑龍江省多短波槽活動，其特點是移速快、強度小、生命周期短，這種短波槽一般不會帶來明顯降水，所經過的地區是以多云為主。SCMOC最高氣溫預報場對這種冷空氣移動速度估計過快或者預報不出短波槽冷空氣的影響，忽視了短波槽引起的多云天氣對太陽短波輻射增溫的削弱作用，因此在短波槽經過的地區最高氣溫預報往往偏高3-5℃。

3.5.2預報與實況偏差較小的情況

（1）冷渦后部暖空氣移入。秋季是冷暖空氣的過渡季節，通過對該季節逐日最高溫度預報偏差與天氣形勢對比發現：SCMOC最高氣溫預報在暖脊影響的天氣形勢下預報準確，預報偏差均在誤差允許范圍內。暖高脊影響下多晴好天氣，說明SCMOC最高氣溫在晴好天氣下對中低層升溫敏感度較高。

（2）穩定的冷空氣影響下。秋季，當有冷空氣活動時SCMOC最高氣溫預報往往偏差較大，對冷空氣強度及速度預報不準確。然而，在深秋時節（11月份）黑龍江省大部地區850 hPa溫度處于0℃以下，高空強冷空氣強度高、移速慢，連續多日影響黑龍江省，全省大部地區處于穩定的冷空氣影響下，SCMOC產品對模式溫度預報的自適應已經調整好，此時SCMOC最高氣溫預報與實況偏差較小。

3.6秋季（9-11月份）指導預報最低氣溫與實況偏差分析

3.6.1預報與實況偏差較大的情況

（1）高空渦（槽）移入。秋季的最低氣溫起伏明顯，SCMOC最低氣溫預報在冷空氣進入時預報表現力很差，平均預報偏差在5℃以上。

（2）高空槽移出。高空槽攜帶冷空氣移出黑龍江省上空，暖型高壓脊自西部地區移入，此時在暖高脊影響地區，SCMOC最低氣溫預報偏差較小；在冷空氣影響地區預報偏高5-7℃。該天氣形勢下，黑龍江省東部地區夜間處于冷空氣影響下氣溫較低，白天開始升溫，由于基礎溫度較低，因此最高氣溫并沒有明顯的回升。原因是SCMOC溫度預報對冷空氣移速估計過快，對升溫天氣預報偏早。

3.6.2預報與實況偏差較小的情況

穩定的偏西（或西南）氣流影響下。秋季的最低氣溫相對于夏季更加難以把握一些，SCMOC最低氣溫預報在這個季節對冷空氣的適應能力差、敏感度低，但在較穩定或者升溫的大氣環流場中，SCMOC最低氣溫預報的預報能力較好。高空受偏西或西南氣流影響，沒有明顯的槽脊波動且850 hPa為弱的升溫形勢。此時，SCMOC最低氣溫預報與實況偏差較小，大部地區在±2℃之間。

3.7冬季（12-2月份）指導預報最高氣溫與實況偏差分析

3.7.1預報與實況偏差較大的情況

（1）高空槽（高空渦）影響。冬季，黑龍江省多偏北路徑低渦系統影響，冷空氣自西北路徑或偏北路徑東移南壓，SCMOC最高氣溫預報對這個季節冷空氣的強度預報能力較差。指導預報最高氣溫在高空槽（高空渦）掃過的位置預報偏低4-6℃。

（2）弱冷空氣波動。與第一種情況相比，冷渦下主體冷空氣控制的地方指導預報最高氣溫預報效果較好，但是在主體冷空氣后部有小股弱冷空氣波動影響，此時SCMOC最高氣溫預報對冷空氣預報有難度，誤差不穩定，預報與實況偏差在±（5-7）℃，可參考性低。

3.7.2預報與實況偏差較小的情況

（1）低渦后部偏北（西北）氣流影響。當黑龍江省上空冷渦主體東移時，冷渦后部西北或偏北氣流影響時，該地區SCMOC最高氣溫預報與實況較一致，大部分地區偏差在預報合理范圍內。同理，2014年1 月9-10日、1月21-22日、2月1-5日也是同樣的天氣形勢，說明SCMOC最高氣溫預報在冬季對此類天氣形勢預報能力較強。

（2）偏西或西南氣流影響。冬季多大尺度槽脊運動，高空槽距離較遠時，槽前西南風或偏西風影響黑龍江省地區時，SCMOC最高氣溫預報較準確，預報與實況偏差在1-3℃。

3.8冬季（12-2月份）指導預報最低氣溫與實況偏差分析

3.8.1預報與實況偏差較大的情況

槽后西北氣流影響。冬季西北氣流影響下SCMOC最高氣溫預報效力較好，然而最低氣溫恰好相反。在12-2月份的多個個例中總結發現：高空槽后（冷渦后部）西北氣流（偏西氣流）影響下SCMOC最低氣溫預報與實況偏差較大，大部地區偏高6-8℃，且誤差穩定性低，在實際預報中參考性低。

3.8.2預報與實況偏差較小的情況

高空槽（渦）影響。12-2月SCMOC最低氣溫預報與最高氣溫恰好相反，高空槽或者冷渦天氣影響時，最低氣溫預報效果明顯好于穩定的西北氣流或偏西氣流影響，全省大部地區預報偏差平均在3-5℃。但總體而言，SCMOC溫度指導預報在黑龍江省冬季預報能力明顯下降，不論最高氣溫還是最低氣溫，預報偏差不穩定，不能很好的按天氣形勢分類并計算固定偏差，預報可參考性低。

4　小結

（1）SCMOC指導預報對黑龍江省的最高氣溫預報效果明顯好于最低氣溫。從地域分布上來看，SCMOC最高最低氣溫指導預報對于北部地區的站點預報偏差較大，對于伊春南部、綏化北部、哈爾濱西部附近的站點預報效力不穩定，對于三江平原一帶的站點預報能力較高。

（2）春季（3-5月），冷空氣移進時，最高氣溫預報偏差較大；強暖空氣移進時，最低氣溫預報偏差較大；穩定的冷性系統或暖性系統影響時，最高、最低氣溫均預報準確。

（3）夏季（6-8月）。弱冷空氣波動產生降水（尤其是對流性降水）最高氣溫與最低氣溫均偏差較大；中高層為西南或偏西風影響時最高氣溫預報準確；中高層為西北氣流或穩定的冷渦系統影響時 （與有無降水沒有明顯關系）最低氣溫預報準確。

（4）秋季（9-11月）。秋季與春季較為相似，冷空氣移入時（強冷空氣、弱冷空氣）最高氣溫預報偏差較大；暖空氣移入或者穩定的冷性系統影響下最高氣溫預報準確；秋季冷暖空氣交替時，最低氣溫預報偏差較大；穩定的西南或偏西風影響時最低氣溫預報準確。

（5）冬季（12-2月）。冷空氣移入時（強冷空氣、弱冷空氣）最高氣溫預報偏差較大；穩定的西北、西南或偏西氣流影響時最高氣溫預報準確；最低氣溫與最高氣溫相反，西北氣流影響時，預報偏差較大；高空渦影響時預報偏差較小。

參考文獻

［1］王丹，高紅燕，等.SCMOC溫度精細化指導預報在陜西區域的質量檢驗［J］.氣象科技，2014，05.

中圖分類號：P456.7

文獻標識碼：A

文章編號：1002-252X（2016）02-0001-04

收稿日期：2016-3-1

第一作者簡介：關銘（1988-），女，黑龍江省牡丹江市人，南京信息工程大學，本科生，助理工程師.

Correction analysis of temperature prediction in Heilongjiang province based on SCMOC

GUAN Ming1，QI Duo1，WANG Ting-ting2
（1.Meteorological observatory of Heilongjiang province，Heilongjiang Harbin 150030；2.Heilongjiang meteorological bureau，Heilongjiang Harbin 150001）

Abstract：This paper deal with the data of 08 temperature guidance forecast from China meteorological bureau with SCMOC in 2014 and its corresponding filed data，then get the temperature guidance forecast and live data of 82 stations in Heilongjiang（some data is missing，and the missing data output by 9999）.The maximum and minimum temperature guidance forecast were processed by the difference of the actual situation，and the forecast deviation was obtained.Analyzed the forecast deviation distribution of all the stations and found that，SCMOC temperature guidance forecast is more accurate in summer；The forecast deviation is more stable in spring and autumn in different weather conditions，and is the most unstable in winter.

Key words：SCMOC temperature guidance forecast；forecast deviation；inspection；weather situation