安徽省近10年降水預報性能評估及應用對策

安晶晶, 葉金印, 劉高平, 郝 瑩,2

(1.安徽省氣象臺, 合肥 230031; 2.中國氣象科學研究院 災害天氣國家重點實驗室, 北京 100081)

降水多寡是導致一個地區洪澇或干旱最直接的因素，降水預報是洪水風險管理和水資源調度的重要科學依據[1-2]。有效利用天氣預報是防汛抗旱重要非工程措施之一[3-4]。選用不同預見期降水預報信息，采用氣象水文相結合的方法可延長洪水預報的預見期，為洪水資源利用、防汛抗洪物資調配以及水資源調度提前提供決策支持信息，可為抗洪搶險贏得寶貴時間，為抗旱灌溉節省大量人力物力[5-10]。根據降水預報信息可預測旱情或土壤墑情發展變化，并確定是否進行灌溉或根據降水預報確定灌溉量，以最大限度地節約水資源和人力物力成本[11-13]。準確把握降水預報性能并有效利用降水預報信息，對保障人民生命財產安全和發揮經濟社會效益有重要價值[14-16]。

安徽位于我國南北氣候過渡帶，汛期北方大陸性氣團和南方暖濕氣團在此交匯，亦常常受到內陸臺風低壓環流的影響，洪澇災害頻發；在夏季風偏強或偏弱的年份又容易形成干旱[17-18]。同時，安徽地貌類型復雜多樣，皖南山區和大別山區易受強降水影響導致山洪爆發，淮北平原受到排澇能力限制容易發生澇災，淮北平原和丘陵區干旱現象時有發生[19]。掌握天氣預報的不確定性，更好地將其應用于防汛抗旱工作決策，對于做好安徽省洪水風險管理和水資源調度具有重要的現實意義。本文檢驗評估近10 a安徽省氣象臺制作發布的安徽省降水預報性能，并分析降水預報應用對策，以更好地發揮降水預報在洪水風險管理和水資源調度工作中的決策支持作用。

1 資料來源

2007—2016年汛期5月1日—9月30日的逐日全省各站點降水預報資料來源于安徽省氣象臺。逐日降水預報劃分為7個預見期：0～24 h，24～48 h，48～72 h，72～96 h，96～120 h，120～144 h，144～168 h(北京時間20時為日界，下同)。地面降水觀測資料采用安徽省氣象信息中心提供的安徽省氣象觀測站的整編資料。安徽縣級行政邊界及82個國家級氣象觀測站點分布見圖1。

總之，數學是一門嚴謹的學科，巧設情境是一門精妙的教學藝術，教師在教學中要結合教材并聯系生活實際創設各種情境，做到以境激學，以境促學，讓情境創設成為課堂教學的催化劑，讓學生在情境中體驗學習數學的樂趣，使學生愛學，樂學，從而切實提高學生學習數學的能力。

2 降水預報性能評估方法

采用正確率(Percentage Correct，簡稱PC)、TS評分(Threat Score，風險評分，簡稱TS)、ROC曲線(Receiver Operating Characteristic Curve，相對特征運行曲線)以及概率統計、轉折天氣評分(CTS)5種方法評估無雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨7個量級的降水預報。降水量分級采用中國氣象局日降水量等級劃分標準：小雨(0.1～9.9 mm)、中雨(10～24.9 mm)、大雨(25～49.9 mm)、暴雨(50～99.9 mm)、大暴雨(100～250 mm)和特大暴雨(>250 mm)。將全省82個氣象觀測站逐日預報中“有”“無”(某量級)降水和實況“有”“無”(某量級)降水結果構成預報與實況關系：NA為有降水正確預報次數(預報有，實況有)，NB為預報空報次數(預報有，實況無)，NC為預報漏報次數(預報無，實況有)，ND為無降水預報正確次數(預報無，實況無)。

[7] Lin C A, Wen L, Lu G, et al. Real-time forecast of the 2005 and 2007 summer severe floods in the Huaihe River Basin of China[J]. Journal of Hydrology, 2010,381(1):33-41.

圖1安徽縣界及國家級氣象觀測站點分布情況

2.1 正確率(PC)

降水預報正確率計算公式為：

(1)

式中：NA為預報正確次數；NB為空報次數；NC為漏報次數；ND為“無降水”預報正確次數。

2.2 TS 評分(TS)、漏報率(PO)以及空報率(FAR)

TS評分(TS)、漏報率(PO)以及空報率(FAR)的計算公式如下：

現有大量的研究針對“社工+義工”合作模式路徑提出了一系列可行性的路徑：政府體制轉軌、政策法規建設、社工自身隊伍建設、義工管理制度、民間組織培育、建立信息資源共享平臺等。在新常態下，社工與義工聯動面臨新的機遇和挑戰，而社會資本視角有利于探討以社區為本的“社工+義工”聯動模式治理的新路徑。

(2)

(3)

(4)

式中：k代表降水量級。漏報率為實況量級高于預報量級在預報中的比例，說明了預報不足的現象，空報率為實況量級低于預報量級在預報中的比例，反映了預報過度的現象。TS評分為實況與預報量級一致在預報中的比例，數值越大表明預報越準確。

2.3 概率統計(P)

各等級降水預報對應的實際降水量級概率(P)計算公式為：

(5)

96 h以上預見期預報CTS評分低于或者接近于20%，空報率漏報率高于60%，24 h預見期空報率和漏報率均在50%以下，CTS評分也提高到了37%，短預見期的轉折性天氣降水預報仍然有指示意義。主汛期即將來臨時，若預報進入降水集中期，應及時做好防汛抗洪工作安排和防汛物資調度等洪水風險管理工作。主汛期即將結束時，若預報久雨轉晴，可提前做好蓄水安排和洪水資源化管理。干旱區域可參考天氣預報提前進行水資源調度和人工灌溉量策略制定和調整。

2.4 ROC曲線

相對特征運行曲線(ROC曲線)分析方法廣泛應用于概率天氣預報技巧檢驗[13]。ROC曲線就是以虛警率為橫坐標，命中率為縱坐標繪制的曲線。命中率Rhit、虛警率Rflasealarm計算公式如下：

(6)

[3] 張和喜,遲道才,王永濤,等.基于NNBR與蒙特卡洛算法的降雨量預報模型應用研究[J].水土保持研究,2014,21(2):106-110.

(7)

ROC曲線和橫坐標構成的面積為AUC值(Area Under Curve)，ROC曲線位于對角線上方時，命中率大于虛警率，即當AUC>0.5時，有正的預報價值。

2.5 轉折性天氣評分(CTS)[20]

轉折性天氣是指從無到有或者從有到無的轉折性降水過程。若預報與實況一致，則判定轉折性天氣預報正確；預報出現轉折天氣而實況沒有出現則判定為空報，實況出現了轉折性天氣而未能預報則判定為漏報。

轉折性天氣預報評分：

(8)

轉折天氣空報率

(9)

轉折天氣漏報率

(10)

式中：CNS為實況轉折性天氣的數量；CNY為預報轉折性天氣的數量；CNA為實況和預報均為轉折性天氣，并且轉折過程類型相同。

3 降水預報評估指標分析

3.1 總體預報性能評估

對安徽省82個氣象觀測站點2007—2016年汛期(5月1日—9月30日)逐年實況降水數據以及24～168 h預見期全省各縣降水預報數據分不同量級和預見期進行統計，降水實況與預報數據統計結果見表1。如2007年“降水實況”觀測實況為“無雨”7 585站天，24 h預見期的降水預報“無雨”為6 036站天，其他類推。

表1 降水實況與預報數據列表

續表1

時效量級2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年無雨6075609158505828524466885530597568226172小雨403340424415413548083516214738933279415172h預見期中雨114511301016126713981295922136511341254大雨618511445441494442481509759456暴雨207238271489296299233168243202大暴雨9000000035無雨5523613962466187527170025602577974856390小雨367940433996413050953228210540072979383696h預見期中雨15551362114983191311331009145711091201大雨1048657379717658261265421466424暴雨28237427375223536439165200389大暴雨0000000010無雨6098629765826758573371475710581479526365小雨3694427739524024508632611895391026834012120h預見期中雨125212409577688551008955149610221149大雨682411362541537348377358415395暴雨36113344149109396328171156319大暴雨00000000120無雨6683652464067232583774005936623777906562小雨3208430836663953491632772087401128633790144h預見期中雨13821205972493968922789128510791264大雨623268397465359289273232331418暴雨19113475978019225961173206大暴雨0000000140無雨6799742266237808692477616117666178656868小雨3467361838583548413230721545352930713798168h預見期中雨106293111564468318457581172766997大雨642107238409388313377267326402暴雨1170322304516923638130175大暴雨0000000020

對7個預見期內“有”“無”降水預報(不分量級)統計晴雨預報正確率，對各降水量級不分預見期計算TS評分、空報率和漏報率(圖2)。因特大暴雨出現的次數非常少，并且近10 a也未作過“特大暴雨”量級降水預報，為便于分析將“特大暴雨”“大暴雨”兩個量級進行合并處理分析。

圖2不同降水量級預報的TS評分、空報率和漏報率

晴雨預報正確率為73.6%，表明在不考慮量級的情況下，對于晴雨預報的性能較高。小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨量級對應的TS評分分別為：36.8%，13.5%，9.5%，8.9%，0.4%，隨著降水量級增大明顯下降，空報率和漏報率明顯提升。TS評分是一種嚴苛的評估指標，它反映了降水預報與實況一致性程度，即預報量級與實況量級完全一致的樣本數占所有預報樣本加漏報樣本的比例，因而數值一般較低。降水范圍與降水中心位置預報正確與否均會影響TS評分，整個降水落區的范圍與大尺度天氣系統相關，強降水中心位置與中小尺度對流系統相對應。由于中小尺度天氣系統局地性和突發性強，導致強降水預報難度較高，對應的TS評分隨之降低。

表3為兩種運營模式下的運營時間對比。由表3可知，采用站站停運營模式時，13號線全線運營時間為82 min，因本線客流平均運距超過常規地鐵，且直達客流較多，客流特征適應性較差。因此，有必要對快慢車組合運營進行研究。

3.2 逐年預報性能分析

2007—2016年逐年各量級降水預報TS評分(圖3)表明：近10 a安徽省小雨量級TS評分存在一定波動(35%左右)，但是中雨到暴雨量級的TS評分總體呈穩定上升趨勢(中雨從11.5%到18.8%、大雨從7.7%到10.0%、暴雨從7.2%到10.0%)。強降水預報是天氣預報難點之一，近10 a中雨到暴雨量級降水預報性能逐步提高。值得注意的是，大暴雨及以上量級降水屬于小概率事件，從小樣本統計計算的TS評分及其變化不能反映實際預報水平。

3.3 不同預見期預報性能分析

7個預見期的降水預報TS評分及空報率漏報率(圖4)表明：降水預報性能隨預見期延長呈現整體下降趨勢。24～72 h預見期，TS評分較高且空報率、漏報率也較低；96 h及以上預見期，對大暴雨基本沒有體現出預報能力；96～168 h預見期，中雨以上量級空報率、漏報率較大。各預見期晴雨預報正確率均在60%以上，表明對于降水范圍的預報能力較高，但強降水中心預報能力相對較差。

圖3不同降水量級預報TS評分逐年統計

圖4不同預見期各量級降水預報TS評分、空報率和漏報率

3.4 預報性能區域差異性分析

轉折性天氣是指從無降雨到有降雨或者從有降雨到無降雨的天氣變化過程。轉折性天氣的降水范圍和強度預報難度要高于穩定型天氣，但是轉折性天氣對于洪水風險管理和水資源利用非常重要。對所有轉折性天氣個例分不同預見期分析CTS評分、空報率、漏報率(圖8)。

圖5降水預報性能區域分布

4 降水預報應用對策分析

由于大氣運動的復雜性，人類對大氣運動機理的認識還有限，盡管現在天氣預報的水平越來越高，但仍然存在偏差和不確定性。降水預報的誤差和不確定性主要體現在量級預報偏差、降水過程開始和結束時間預報偏差，并且這種預報偏差和不確定性隨預見期延長而增大。深入認識和理解降水預報的不確定性，發掘降水預報的有效性和確定性信息，可為洪水風險管理和水資源調度提供科學的決策支持信息。

4.1 降水分級預報應用策略

選擇近10 a預報有降水以及實際發生降水的所有天氣個例、所有預見期構成統計樣本，分析各量級降水預報對應的實際降水量級概率(圖6)。

(1) 預報無降水時，出現無降水的概率較高為57.8%，出現小雨概率為27.5%，出現中雨以上量級可能性僅為7%。這種晴雨預報或量級預報偏差大多是由局地強對流引起的小范圍、短歷時的降水。

(2) 預報降水量級主要分布在實況降水量級附近及以上，預報降水量級大于等于實況降水量級的概率超過75%，預報量級上呈現了過度預報的特點。

(3) 隨預報量級的增大，實況出現小雨或無雨的概率明顯減小，而實況出現大雨、暴雨、大暴雨的概率明顯上升，天氣預報對強降水過程的預報總體水平較高，強降水空報率與漏報主要是由于量級誤差造成的。

所有預見期的晴雨預報評分較高，但預報量級往往比實況量級偏大，預報量級在實況量級附近的概率超過48%，預報量級低于實況量級的概率不超過25%。對抗旱灌溉工作而言，若預報有中雨及以上量級降水時，可推遲人工灌溉的時間和降低人工灌溉量。對洪水風險管理工作而言，當預報有降水過程時，防汛調度要關注降水空間分布的不均勻性和不確定性，需要防范大范圍降水過程之中局地強降水可能造成的山洪、局部內澇等災害。

圖6各降水量級預報對應實際發生的降水量級概率

4.2 不同預見期降水預報應用策略

利用降水預報和實況分別計算不同量級NA，NB，NC，ND值得到ROC曲線(圖7)，以進一步檢驗不同預見期的不同量級降水預報性能。各時次各量級的降水預報ROC特征曲線都在對角線以上，表明降水預報對各量級的降水都有正預報技巧。但是各量級的AUC面積隨時效增長顯著下降，且大于24 h時效的降水預報下降趨勢明顯。

隨著預見期縮短天氣形勢演變趨勢逐漸清晰，降水預報效能隨著預見期縮短而提升。對于洪水風險管理工作，預報出現中雨以上量級降水區域要做好早期預警，并關注最新降水預報進行抗洪排澇調度安排調整，或根據旱情提前做好人工灌溉工作安排和水資源調度。

4.3 轉折天氣降水預報應用策略

利用安徽省82個氣象站各量級降水預報(包括：無降水、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨)的命中數(NA，ND)、漏報數(NB)和空報數(NC)計算預報正確率，作為各個站點的綜合預報得分(圖5)，分析降水預報性能的區域差異性。安徽省預報性能與地形高度呈反相關，皖南山區及大別山區普遍在52%左右，存在兩個明顯極值低點(黃山光明頂站49.74%、岳西站51.34%)，皖北平原地帶，地形對降水影響小，對應綜合預報得分比較高,普遍在60%以上。由于山區地形容易引發對流，迎風坡對于大范圍降水也有加強作用，這種地形作用對降水的影響具有很大的不確定性，往往造成預報失誤。

我國城市人口逐年遞增，導致排放污水的數量越來越多。以往的城市排水系統，大部分都是將污水直接排放到道路的兩邊或周圍的河流里，對城市環境造成了威脅，若依舊使用這種直接排放污水的方法，將會帶來嚴重的危害。因此，需確保城市排水的有效進行，加大對排水系統的研究工作。在設計排水系統時，為防止因污水數量過于龐大導致污水不能順利地經管道排出，從而對市民的生活造成影響，需要計算污水排放量。在排放污水時，還應使用節能方式進行排水，不斷加大污水的處理力度，同時也要提高對節能的重視程度。

式中：Nk為預報K等級降水次數；Nki為預報K等級降水預報時實際發生的i等級降水次數。

圖7小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨及其以上量級降水預報ROC曲線

圖8轉折性天氣CTS、空報率、漏報率隨預見期變化

5 結 論

(1) 近10 a中雨到暴雨量級降水預報性能逐步提高；降水預報總體性能隨降水強度增加、預見期延長呈下降趨勢；皖北平原降水預報性能優于皖南山區及大別山區；預報有弱降水過程時，應注意防范局地強降水及其影響。

(2) 對于降水范圍的預報能力較高，但強降水中心預報能力相對較差，預報量級往往比實況量級偏大。若預報有中雨及以上量級降水時，干旱期可推遲灌溉的時間和降低灌溉量。當預報有降水過程時，防汛抗旱調度要關注降水空間分布的不均勻性和不確定性，需要防范大范圍降水過程之中局地強降水可能造成的山洪、局部內澇等災害。

(3) 降水預報性能隨著預見期縮短逐步提升，尤其是72 h內降水范圍及強度預報確定性越來越大，可根據降水預報范圍和強度做好應用對策調度。汛期強降水過程以及轉折性天氣過程是天氣預報的難點和重點，同時也是防汛抗旱工作關鍵期，在應用降水預報時要注意長、中、短預見期預報相結合，并根據最新降水預報進行洪水風險管理工作部署和水資源調度方案調整。

對照組:應用生物敷料進行創面修復,敷料包含微量元素、類黏蛋白、膠原纖維等,首先對創面進行清理和止血,順延創面邊緣將無生物活性或是焦痂的壞死組織進行清除,經電凝進行止血,應用經稀釋后的碘伏進行清洗,用無菌紗布包扎,每隔2天更換一次紗布。

參考文獻：

Remark 2.The natural frequency of each section of the EHA system is not the main reason restricting the dynamic characteristic,and the natural frequency of the motor-pump group is the poorest section of all.

[1] 張志彤.關于2014年防汛抗旱工作的報告[J].中國防汛抗旱,2015,25(1):8-13.

[2] 李謝輝,王磊,苗長虹,等.河南省水旱災害生態風險綜合評價[J].資源科學,2013,35(11):2308-2317.

伴隨信息化和現代化的不斷發展，我國保險公司的財務風險管控也越來越受到社會關注，這不僅關系著國民經濟的發展，也牽扯著社會關系的和諧與否。因此，建立完整的財務風險預警體系是當務之急。利用財務風險預警體系，可以在實際運行中為保險公司提供實時的風險動態，同時也能對潛在的風險進行預警通報以做好防控措施。可以有效降低財務風險發生的可能性，同時也能在風險真的發生之時以最有效的措施應對，減少因財務風險引起的企業財務損失。

[10] 劉義花,魯延榮,周強,等.HBV水文模型在玉樹巴塘河流域洪水臨界雨量閾值研究中的應用[J].水土保持研究,2015(2):224-228.

[5] 崔春光,彭濤,沈鐵元,等.定量降水預報與水文模型耦合的中小流域汛期洪水預報試驗[J].氣象,2010,36(12):56-61.

[6] Van Steenbergen N, Willems P. Rainfall uncertainty in flood forecasting: Belgian case study of Rivierbeek[J]. Journal of Hydrologic Engineering, 2014,19(19):554-555.

計算探究之后由小組內部展開對扇形統計圖的探討，比如分析五年級學生絕大多數的睡眠時間段在哪一階段，討論這樣的作息是否規律。同時還可以分析五年級同學12點之后這個時間段的數據比例，猜想這種比例產生的原因。通過這一系列的分析記錄，可以有效地強化學生對扇形統計圖數據的收集、整理分析的能力，強化學生對知識點的吸收。在課外的統計過程中，學生對每項數據都做到了準確的統計，然后在數據分析中，加強了自身的數據分析能力，增強了學生自主的問題探究學習質量。在最后的討論分析中，學生能夠有效地結合生活經驗對數據進行猜想性分析探討，保證了較高的學習質量，促進了綜合素質水平的提升。

對于有關規范字表未列和權威性辭書未收的字，應充分考慮其出現頻率，或分析其字理、字義，或聯系其相關背景知識，旁推側求，詳加考證，確定簡體排印本的具體用字。這種方法符合陳垣《校勘學釋例》“理校”之法的精神，甄別判定起來有一定難度。前文我們判別“計校”、“忻然”、“傍邊”的正體，即以其在語料庫中的出現頻率為根據。“諮”、“咨”二字的選擇，我們則是從字理上來判定的。“諮”在“咨”的基礎上加一冗余意符“讠”,可推知“咨”為正體。

[8] Diakakis M. Rainfall thresholds for flood triggering: The case of Marathonas in Greece[J]. Natural Hazards, 2011,60(3):789-800.

[9] 陳紅光,李晨洋,李曉丹.基于風險分析的三江平原灌區多水源聯合調度方案優化決策研究[J].水土保持研究,2013,20(4):277-280.

[4] 何秀戀,沈龍喜.福建詔安縣水庫庫區強降水預報與防汛調度[J].中國防汛抗旱,2014,4(2):46-47.

[11] 張紅英,宋燕,魏建軍,等.長治地區干旱分析和降水預報[J].氣象科技,2006,34(4):426-431.

[12] 姬晶,張洪波,劉攀.涇惠渠灌區干旱預警體系研究[J].自然災害學報,2016,25(1):45-55.

城鄉發展規劃應緊緊圍繞“人”的中心，由面向經濟發展轉向面向社會發展，實現經濟、社會、空間和生態環境協調發展新格局，建設保障社會公平正義的新制度。要多謀民生之利，多解民生之憂，解決好人民最關心和最現實的問題，努力讓人民過上更好生活。

若F′表示某種成本,則參與者1的目標是使F′最小化,而參與者2的目標是使F′最大化,據此可寫出二人零和博弈模型為

[13] Rahiz M, New M. Does a rainfall-based drought index simulate hydrological droughts[J]. International Journal of Climatology, 2014,34(9):2853-2871.

[14] 張星星,朱成立,彭世彰,等.降水預報準確度分析及其在提高降水利用率中的作用[J].河海大學學報:自然科學版,2014(3):230-233.

[15] 耿獻輝,張曉恒,宋玉蘭.農業灌溉用水效率及其影響因素實證分析:基于隨機前沿生產函數和新疆棉農調研數據[J].自然資源學報,2014,29(6):934-943.

[16] Hubbard R M, Stape J L, Ryan M G, et al. Effects of irrigation on water use and water use efficiency in two fast growing Eucalyptus plantations[J]. Forest Ecology and Management, 2010,259(9):1714-1721.

[17] 于波.安徽天氣預報業務基礎與實務[M].北京:氣象出版社,2013:1-3.

[18] 矯梅燕,姚學祥,周兵.2003淮河大水天氣分析與研究[M].北京:氣象出版社,2004:55-93.

[19] 謝五三,田紅.安徽省近50年干旱時空特征分析[J].災害學,2011,26(1):94-98.

[20] 張冰,魏建蘇,王文蘭,等.轉折性天氣降水預報檢驗方法及應用[J].氣象科技,2012,40(3):411-416.

此外，針對課后練習，通過網絡資料和輔助教材，整理出配套答案，按每道題或答案分成不同文檔。在時間線上插入決策圖標并設置為隨機選題。在決策圖標右側插入群組圖標，雙擊打開群組圖標，添加顯示按鈕，導入并添加等待圖標，規定等待時間為2 s。添加所有題目和答案后，設置所需的返回按鈕，得到程序圖如圖7所示。

（2）加強流域水功能區監測統籌和監督監測，加強水功能區動態納污能力核定、入河污染物總量統計等工作，按行政區提出更明確的限排總量意見。