本溪地區(qū)T639降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)及誤差訂正

寇思聰+唐秋艷+魏海寧

摘要 本文對2013—2015年起報(bào)時(shí)間為20：00、預(yù)報(bào)時(shí)效為48 h的逐日T639模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品，按照中短期預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)T639在本溪地區(qū)全年晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為69.5%，空報(bào)率為25.6%，漏報(bào)率低于5%，且夏季預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。為提高T639模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品預(yù)報(bào)質(zhì)量，本文采取歷史相似誤差訂正法對其進(jìn)行訂正，發(fā)現(xiàn)訂正結(jié)果對降低空報(bào)率、提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率具有積極作用。

關(guān)鍵詞 T639；降水預(yù)報(bào)；數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)；歷史相似；誤差訂正；遼寧本溪

中圖分類號 P457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0203-02

隨著預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在預(yù)報(bào)制作中所占比例越來越大，目前由國家局下發(fā)的降水?dāng)?shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品種類較多，為預(yù)報(bào)員提供了多種參考依據(jù)。多年來，國內(nèi)一些省、市級臺站均有過數(shù)值預(yù)報(bào)客觀訂正這方面的嘗試，也取得了一系列成果，而且歷史相似個例越來越多地被引入到數(shù)值預(yù)報(bào)的訂正之中，胡 鵬等[1]將泛相似預(yù)報(bào)與汛期預(yù)報(bào)相結(jié)合，劉廣超[2]利用相似誤差訂正方法，對T106L19進(jìn)行訂正。但大多數(shù)歷史相似訂正預(yù)報(bào)鮮有延伸至對降水預(yù)報(bào)的訂正，加之目前對于暴雨雪等災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)研究較多，缺乏對一般性降水行之有效且實(shí)用的預(yù)報(bào)方法。故此，本文通過降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)分析模式降水預(yù)報(bào)特點(diǎn)，并據(jù)此有針對性地進(jìn)行訂正。

1 T639模式降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

為便于預(yù)報(bào)工作需要，本文選取2013—2015年起報(bào)時(shí)間為20：00、預(yù)報(bào)時(shí)效為48 h的逐日T639模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品為檢驗(yàn)對象，實(shí)況資料選用本溪地區(qū)的降水觀測資料，如遇資料缺失則該日不參與檢驗(yàn)。由于T639降水資料為分辨率為1.125°×1.125°的格點(diǎn)資料，格點(diǎn)與城鎮(zhèn)站點(diǎn)并非一一對應(yīng)，為了方便檢驗(yàn)，將預(yù)報(bào)產(chǎn)品通過雙線性插值法插值到本溪市3個國家氣象基本站（本溪市國家基本站、本溪縣國家基本站、桓仁縣國家基本站）再進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。如預(yù)報(bào)有降水，任何一站出現(xiàn)降水則記為正確；如預(yù)報(bào)無降水，任一站出現(xiàn)降水則記為漏報(bào)；如預(yù)報(bào)有降水，3個站均未出現(xiàn)降水，則記為空報(bào)。

通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)T639在本溪地區(qū)全年晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為69.5%，空報(bào)率為25.6%，漏報(bào)率低于5%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，參與評分的降水天數(shù)中，25 mm以上的降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均高于90%，尤其暴雨及以上降水在研究時(shí)域內(nèi)沒有出現(xiàn)漏報(bào)，參考價(jià)值較高；10 mm以下降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低，空報(bào)率和漏報(bào)率都遠(yuǎn)高于其他級別降水（表1）。

在出現(xiàn)的52次漏報(bào)中，47次降水量為0.1～9.9 mm、3次為10.0～24.9 mm、2次為25.0～49.9 mm，未出現(xiàn)50 mm以上降水漏報(bào)。各月均出現(xiàn)漏報(bào)，其中11月漏報(bào)次數(shù)最多，為9次；從季節(jié)看，夏季預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，達(dá)到了41.1%，遠(yuǎn)高于其他季節(jié)?？請?bào)主要集中于冬、春2季，由于本溪地區(qū)冬、春2季冷空氣活動頻繁，但濕度條件較其他季節(jié)差，這是造成空報(bào)增多的一個因素。秋季的降水漏報(bào)達(dá)到了38.5%。

2 預(yù)報(bào)訂正

歷史相似訂正法是利用歷史資料的誤差統(tǒng)計(jì)特征，對現(xiàn)有的數(shù)值預(yù)報(bào)模式的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行動力或者統(tǒng)計(jì)訂正。對地市一級氣象部門來說歷史相似訂正法具有簡便易行的優(yōu)勢[2]，同時(shí)由于這種方法可完全采用計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)，可以避免主觀影響因素。因此，本文采取這種方法對T639模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行訂正。

2.1 資料選取及處理

選用2011—2015年T639模式20：00起報(bào)的分辨率為1.125°×1.125°的逐日全球模式數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品建立資料庫。通過對T639模式主要預(yù)報(bào)產(chǎn)品的篩選，選取500、700、850、925 hPa層次的高度場、溫度場、風(fēng)場、垂直速度場、比濕場、相對濕度場、溫度露點(diǎn)差、UV風(fēng)場、2 m溫度以及降水量預(yù)報(bào)入庫，預(yù)報(bào)時(shí)效均選24 h為間隔，即24、48、72、96、120、144、168 h。為方便資料處理，除降水實(shí)況采用地面常規(guī)觀測資料外，其他要素的實(shí)況場均利用該要素的0：00預(yù)報(bào)時(shí)效場代替。

考慮到本預(yù)報(bào)方法涉及大量數(shù)據(jù)運(yùn)算，且運(yùn)算過程中無需太多人為干涉，因而所有資料處理采用Fortran語言編程進(jìn)行篩選、計(jì)算，生成可執(zhí)行文件，并加入計(jì)劃，每天上午自動運(yùn)行，訂正結(jié)果存為Micaps第三類數(shù)據(jù)，以方便預(yù)報(bào)員調(diào)用。

為簡化運(yùn)算，選取2013—2015年所有日降水量≥0.1 mm的降水日作為歷史個例，存入歷史降水個例庫。每日早7：00讀取前一日20：00數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品以及常規(guī)觀測資料（自動站降水量數(shù)據(jù)），存入實(shí)時(shí)資料庫。如果當(dāng)天有≥0.1 mm的降水，則在次日21：00將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫里的資料存入歷史數(shù)據(jù)庫，積累歷史個例庫資料。由于存入資料庫的數(shù)據(jù)為全球范圍，數(shù)據(jù)量大，因而在存入之前，需要對資料進(jìn)行裁剪，裁剪范圍為118°～127°N，35°～45°E，這個范圍既能包含本溪地區(qū)降水主要影響系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)，又可以大大縮減數(shù)據(jù)量，進(jìn)而使后期運(yùn)算量減小。對歷史個例庫里的數(shù)據(jù)與實(shí)況對比進(jìn)行誤差分析，將誤差分析結(jié)果存入誤差資料庫。

2.2 相似個例篩選

通過對比趙中軍等[3]、唐 冶等[4]、劉廣超[2]、李 龍[5]等對相似預(yù)報(bào)方法的研究或試驗(yàn)中選取歷史相似個例的方法后，本文選擇借鑒趙中軍等人研究過的逐級篩選的方法選取歷史相似個例，主要從場相似和要素相似進(jìn)行篩選。

主要的篩選依據(jù)是相關(guān)系數(shù)，公式如下：

篩選的范圍是歷史個例庫里所有在當(dāng)前日期前后10 d內(nèi)的個例。按照高度場相似、風(fēng)場V分量相似、溫度場相似、垂直運(yùn)動相似、相對濕度相似的順序進(jìn)行逐級篩選。最終確認(rèn)降水相似個例。

篩選過程如下：①讀取數(shù)值預(yù)報(bào)500～925 hPa 0：00次高度場（或其要素場）；②與歷史個例庫中的0：00次高度場（或要素場）進(jìn)行對比，計(jì)算每個格點(diǎn)上的相似系數(shù)；③將各層相似度≥0.7（統(tǒng)計(jì)獲?。┑膫€例作為備選個例。其中相對濕度僅對850 hPa或925 hPa進(jìn)行相似判斷。

2.3 24 h降水量預(yù)報(bào)訂正

對篩選來的相似個例按照場相似度求出權(quán)重，按照此權(quán)重對相似個例對應(yīng)的實(shí)際降水預(yù)報(bào)誤差進(jìn)行訂正，將插值到站點(diǎn)的降水量預(yù)報(bào)用此誤差進(jìn)行訂正，得出降水量預(yù)報(bào)。

2.4 48～168 h預(yù)報(bào)訂正

根據(jù)之前的歷史相似個例以及對應(yīng)的誤差方程，分別對48 h高度場、風(fēng)場（V分量）、溫度場、相對濕度場、垂直速度場進(jìn)行訂正，用訂正出來的場數(shù)據(jù)與歷史個例庫中對應(yīng)的時(shí)域范圍內(nèi)個例進(jìn)行對比，進(jìn)一步訂正48 h降水。72～168 h降水量訂正步驟與48 h相同。

2.5 城鎮(zhèn)降水預(yù)報(bào)

對24 h降水量格點(diǎn)進(jìn)行插值，采用雙線性插值法，獲得本溪市境內(nèi)54346、54349和54365 3個站點(diǎn)的城鎮(zhèn)降水客觀預(yù)報(bào)，出于實(shí)際應(yīng)用考慮，將48、72、96、120、144、168 h預(yù)報(bào)結(jié)果按照Micaps第三類數(shù)據(jù)格式存儲，方便調(diào)閱。

2.6 訂正結(jié)果檢驗(yàn)

通過對2016年6—9月降水預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)和訂正前T639模式降水預(yù)報(bào)相比，本預(yù)報(bào)方法可以在一定程度上減少30%左右的空報(bào)，在減少漏報(bào)方面表現(xiàn)不明顯?？傮w來說晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率比數(shù)值預(yù)報(bào)略有提高。就減少空報(bào)來說，48 h最優(yōu)，72、24 h其次，96 h以后表現(xiàn)不明顯。在不分級降水量預(yù)報(bào)方面偏大或偏小規(guī)律不明顯。

3 結(jié)語

本文對2013—2015年起報(bào)時(shí)間為20：00、預(yù)報(bào)時(shí)效為48 h的逐日T639模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品按照中短期預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)T639在本溪地區(qū)全年晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為69.5%，空報(bào)率為25.6%，漏報(bào)率低于5%；空報(bào)和漏報(bào)主要出現(xiàn)在10 mm以下降水預(yù)報(bào)中，漏報(bào)主要出現(xiàn)在秋季；夏季預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高，冬季、春季準(zhǔn)確率較低。

4 參考文獻(xiàn)

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