數值預報對藏東地區冬春季降雪的檢驗

摘 要：【目的】通過對昌都11個城鎮2018—2020年冬春季24小時觀測降雪的晴雨、各量級進行檢驗分析，以期為數值模式降水預報產品進行訂正提供參考。【方法】根據中國氣象局下發的《中短期天氣預報質量檢驗辦法》，對EC、CMA-GFS細網格模式對昌都冬春季降水的預報效果進行晴雨、24小時降水量級檢驗和TS累積降水量評分。【結果】①EC細網格對昌都11個站點的晴雨預報準確率高于CMA-GFS模式預報準確率。②EC細網格對卡若區、類烏齊、丁青的24 h，48 h，72 h的預報準確率gt;空報率gt;漏報率，其余各站空報率gt;準確率gt;漏報率。CMA-GFS模式24 h，48 h，72 h的晴雨預報檢驗都為空報率gt;準確率gt;漏報率。【結論】兩種模式對卡若區、丁青、類烏齊的小雪量級模式預報能力上均具有一定的參考。中雪量級模式預報能力上，EC細網格模式具有一定的參考，CMA-GFS模式基本沒有預報能力。

關鍵詞：冬春季；數值模式；檢驗；藏東地區

中圖分類號：P456" " "文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）02-0116-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.02.022

Numerical Forecast Test of Winter and Spring Snowfall in Eastern Tibet

YU Luo XI Raozhuoma SUN Xiaoguang

（Meteorological Bureau of Changdu， Changdu 854000， China）

Abstract： [Purposes] Through the test and analysis of the 24-hour observation of snowfall in 11 towns in Qamdo from 2018 to 2020， the sunny /rainy and various magnitudes were analyzed， in order to provide reference for the revision of numerical model precipitation forecasting products. [Methods] According to the \"Measures for Quality Inspection of Medium and Short Term Weather Forecasting\" issued by the China Meteorological Administration， the forecast effect of EC， CMA-GFS fine grid mode on winter and spring precipitation in Qamdo was tested by sunny /rainy and 24 hours， and TS cumulative precipitation was scored. [Findings] ① The accuracy of EC fine grid for 11 sites in Qamdo was higher than that of CMA-GFS model. ②The prediction accuracy of 24 h， 48 h， 72 h in Karuo District， Wuqi and Ding Qing in EC fine grid， the results show that forecast accuracy gt; 1 rategt;missing report rate. And in other stations， the results show that 1 rategt;forecast accuracy gt;missing report rate. The results of 24 h， 48 h and 72 h sunny and rainy forecast tests of the CMA-GFS model all show that 1 rategt;forecast accuracy gt;missing report rate. [Conclusions] Both modes have certain reference indicators for the prediction ability of small snow magnitude models in Karuo District， Ding Qing and Wuqi. The EC fine grid mode has a certain"reference indication on the forecast ability of the medium snow magnitude model. The CMA-GFS model has little predictive capability.

Keywords： winter and spring; numeric mode; inspection; Eastern Tibet

0 引言

隨著科技的進步，氣象業務現代化進程快速推進，數值預報的分類也越來越多，當前，數值預報已成為氣象工作現代化的一個重要組成部分，是天氣預報不可缺少的和氣候預測最具有潛力的工具［1-2］。藏東地區處于西藏高原的東部，地處位于橫斷山區、三江流域地區，由于獨特的自然地貌和地形條件導致其降水的時空分布和空間分布上極為復雜。由于我國網格預報發展起步較晚，在西藏研究數值天氣預報產品的檢驗極少，特別是藏東地區數值預報對降水檢驗等方面。近年來，氣象研究人員數值預報產品對西藏降水作出了大量的檢驗，堅參扎西等［3］指出，國家級格點預報指導產品在西藏區域的晴雨（雪）預報質量有明顯的空間分布特征，且自西向東逐漸變差，分級檢驗得出降雨預報質量優于降雪預報質量，在雨季預報質量隨著降水量增大而變差等。羅布堅參等［4］指出T639、日本和德國三種數值預報模式對西藏北部那曲、東部林芝和昌都的降水具有一定的參考意義。井立紅等［5］研究表明， 隨著預報時效的延長、降水量級增大，預報準確率隨之下降。

本研究擬對在昌都天氣預報業務常規使用的EC和CMA-GFS進行檢驗分析，初步探討EC和CMA-GFS模式對雨雪天氣的預報檢驗與評估，以期為預報員對數值模式降水預報產品進行訂正提供客觀的參考依據，提高降水預報準確率。

1 資料來源與檢驗方法

1.1 資料來源

實況降水資料為昌都市11個氣象觀測站2018—2020年的1月至3月和10月至12月份逐日（20：00—20：00，北京時）降水資料，模式資料為歐洲細網格，CMA-GFS模式20：00的降水預報場資料，且其采用雙線性插值方法，將格點資料插值到昌都11個站點上，獲得11個站點的定量降水預報值。共11個站點獲取4 026個晴雨日數進行統計，其中降水樣本為561個（見表1）。

1.2 檢驗方法

本研究根據中國氣象局下發的《中短期天氣預報質量檢驗辦法》（氣發〔2005〕109號 ），對EC、CMA-GFS細網格模式對昌都降水的預報效果進行檢驗和對比分析。并將降水檢驗進行分時段，包括晴雨檢驗、24小時降水量級檢驗和TS累積降水量評分。

對晴雨（雪）檢驗如下。

預報正確率公式為式（1）。

漏報率公式為式（2）。

空報率公式為式（3）。

式中：NA為有降水預報正確站（次）數，NB為空報站（次）數、NC為漏報站（次）數，ND為無降水預報正確的站（次）數。

各降雪量級：24 h小雪：0.1≤R≤2.4 mm；中雪：2.5≤R≤4.9 mm；大雪：5.0≤R≤9.9 mm；暴雪：R≥10 mm；對降水定量進行TS評分。計算公式為式（4）。

若測站出現小雪、中雪、大雪、暴雪等，模式對該區域的降水預報值達到上述量級，則算預報正確； 若測站降水量未達到上述量級，而模式預報的降水量達到上述量級，則算空報； 若測站降水量達到上述量級，而模式預報的降水量值未到達上述量級，則算漏報。

2 晴雨預報檢驗

2.1 兩種模式對24 h降雪的定性檢驗

EC細網格、CMA-GFS模式對昌都11個站點晴雨預報準確率如圖1所示。由圖1可知，兩種模式中，EC細網格的平均準確率優于CMA-GFS模式。EC細網格對卡若區的預報準確率最高為74%，其次是察雅66%、芒康64%，準確率最低的是邊壩34%，其余各站在36%～62%。CMA-GFS模式對類烏齊的預報準確率最高為41%，其次是卡若區35%，準確率最低為左貢、八宿20%，其余各站在21%～33%。綜上所述，EC細網格的整體平均準確率高于CMA-GFS模式，其中對卡若區的預報準確率最高。

EC細網格、CMA-GFS模式對昌都11個站點有無降水空報率如圖2所示。由圖2可知，EC細網格的平均空報率低于CMA-GFS模式，EC細網格對卡若區、丁青的空報率最低為53%，其次是類烏齊為57%，空報率最高為八宿88%，其余各站在71%～87%。CMA-GFS模式對類烏齊的空報率最低為59%，其次是丁青69%，空報率最高為江達、貢覺、邊壩94%，其余各站在71%～92%。綜上所述，EC細網格的整體平均空報率低于CMA-GFS模式，其中對卡若區、丁青的空報率最低。

EC細網格、CMA-GFS模式對昌都11個站點有無降水漏報率如圖3所示。由圖3可知，CMA-GFS模式的平均漏報率低于EC細網格，CMA-GFS模式對八宿的漏報率最低為3%，其次是邊壩為5%，漏報率最高為類烏齊、丁青23%，其余各站在8%～20%。EC細網格對邊壩的漏報率最低為7%，其次是八宿8%，漏報率最高為卡若區、芒康29%，其余各站在15%-28%。綜上所述，CMA-GFS模式的整體平均漏報率低于EC細網格模式，其中對八宿的漏報率最低。

2.2 兩種模式對72小時內降雪的預報檢驗

EC細網格、CMA-GFS模式對昌都11個站點24小時晴雨預報檢驗如圖4所示。由圖4可知，EC細網格對卡若區、類烏齊、丁青的預報準確率gt;空報率gt;漏報率，其余各站空報率gt;準確率gt;漏報率。而CMA-GFS模式對昌都各站的空報率gt;準確率gt;漏報率。

EC細網格和CMA-GFS模式對昌都各站48小時降水的預報檢驗如圖5所示。由圖5可知，EC細網格對卡若區、類烏齊、丁青的預報準確率gt;空報率gt;漏報率，左貢空報率gt;準確率=漏報率，其余各站空報率gt;準確率gt;漏報率。而CMA-GFS模式對昌都各站的空報率gt;準確率gt;漏報率。

EC細網格和CMA-GFS模式對昌都各站72小時降水的預報檢驗如圖6所示。由圖6可知，EC細網格對卡若區、類烏齊、丁青的預報準確率gt;空報率gt;漏報率，其余各站空報率gt;準確率gt;漏報率。而CMA-GFS模式對昌都各站的空報率gt;準確率gt;漏報率。

綜上所述，EC細網格對卡若區、類烏齊、丁青的24 h，48 h，72 h的預報準確率gt;空報率gt;漏報率，其余各站空報率gt;準確率gt;漏報率。而CMA-GFS模式24 h，48 h，72 h的晴雨預報檢驗都為空報率gt;準確率gt;漏報率。

3 TS評分

2018—2020年冬春季昌都11個主要城鎮出現各降雪量級的統計次數表明，出現各降雪量級的次數隨降雪量級的增加而減少，出現小雪413次、中雪91次、大雪42 次、暴雪15次，其中丁青、類烏齊、洛隆、卡若區降雪日數較多，而邊壩降雪日數僅為26天。2018—2020年大雪、暴雪各出現了42次、15次，兩種數值預報模式對大雪、暴雪的預報結果均為小雪或中雪量級以內，故大雪、暴雪量級 TS評分均為0。因此主要對小雪、中雪進行TS 評分檢驗。

3.1 小雪檢驗

兩種模式對小雪TS評分結果如圖7所示。兩種模式對昌都11個主要城鎮的TS評分在5%～24%。EC細網格模式對卡若區、丁青、江達的TS評分gt;CMA-GFS模式，其余各地的TS評分CMA-GFS模式gt;EC細網格模式。EC細網格模式對卡若區的TS評分最高為22%，其次是類烏齊21%，TS評分最低為左貢3%，其余各站在5%～20%。CMA-GFS模式對類烏齊的TS評分最高為24%，其次是丁青18%，TS評分最低為左貢5%，其余各站在6%～17%。

綜上所述，兩種數值模式對卡若區、丁青、類烏齊的TS評分均高于其他各站，對邊壩的TS評分均為6%，兩種模式對左貢的TS評分均最低。該結果表明，兩種模式對卡若區、丁青、類烏齊的小雪量級模式預報能力上都具有一定的參考價值。

3.2 中雪檢驗

兩種模式對昌都11站點的中雪TS評分結果如圖8所示。結果顯示，兩種模式對昌都11個主要城鎮的中雪TS評分在0%～18%，其中除芒康外，其余各站的EC細網格模式的TS評分均高于CMA-GFS模式。EC細網格模式對江達的TS評分最高為18%，其次是卡若區14%，TS評分最低為芒康0，其余各站在1%～7%。CMA-GFS模式對芒康的TS評分最高為3%，其次是丁青2%、察雅1%，其余各站的TS評分均為0。

綜上所述，除芒康外，其余各站的EC細網格模式的TS評分均高于CMA-GFS模式，EC細網格模式對江達的評分最高，對芒康的評分為0；CMA-GFS模式對昌都11個站點的TS 評分在3%以下或為0。該結果表明，中雪量級模式預報能力上EC細網格模式具有一定的參考指示；而CMA-GFS模式基本沒有預報能力。

4 結論

本研究通過昌都11個主要城鎮氣象觀測站2018—2020年冬春季的24 h觀測降雪情況，對EC細網格和CMA-GFS兩種數值預報模式降水預報產品進行了檢驗與評估，結論如下。

①在EC細網格和CMA-GFS兩種數值預報模式中，EC細網格模式對昌都 11個主要城鎮晴雨預報準確率上效果最好，其中對卡若區的準確率最高。綜合兩種數值預報模式對卡若區、丁青、類烏齊、芒康和察雅晴雨預報具有較高的參考依據；EC細網格的整體平均空報率低于CMA-GFS模式，其中對卡若區、丁青的空報率最低，CMA-GFS模式的整體平均漏報率低于EC細網格模式。

②由兩種模式對72 h內昌都11個站點的晴雨預報檢驗可知，EC細網格對卡若區、類烏齊、丁青的24 h，48 h，72 h的預報準確率gt;空報率gt;漏報率，其余各站空報率gt;準確率gt;漏報率。而CMA-GFS模式24 h，48 h，72 h的晴雨預報檢驗都為空報率gt;準確率gt;漏報率。

③由11個主要城鎮各量級降雪預報 TS 評分可知，綜合兩種模式對卡若區、丁青、類烏齊的小雪TS評分均高于其他各站，對邊壩的小雪TS評分均為6%，兩種模式都對左貢的小雪TS評分最低。這一結果表明，兩種模式對卡若區、丁青、類烏齊的小雪量級模式預報能力上都具有一定的參考。除芒康外，其余各站的EC細網格模式的中雪TS評分均高于CMA-GFS模式，EC細網格模式對江達的中雪TS評分最高，對芒康的TS評分為0；CMA-GFS模式對昌都11個站點的中雪TS 評分在3%以下或為0。這一結果表明，中雪量級模式預報能力上EC細網格模式具有一定的參考指示；而CMA-GFS模式基本沒有預報能力。

綜合來看，兩種模式在藏東地區冬春季節預報準確率都有待提升，尤其是針對強天氣過程。由于本研究選取的時間段較短，冬季降水較少，代表性、合理性存在一定局限性，后續需進一步完善。

參考文獻：

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