賈麗紅 ，盧新玉，崔彩霞，唐 冶，王 毅

（1.新疆氣象臺，新疆 烏魯木齊830002；2.新疆氣象信息中心，新疆 烏魯木齊830002）

最高、最低溫度預報是氣象臺對公眾發(fā)布的基本氣象要素，也是電視天氣預報節(jié)目最受關注的氣象要素之一。隨著社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們在關注天氣預報的同時，也對預報的準確性和精細度提出了更高要求。

從2008年8月開始，全國各省每天分3個時次（北京時間 6：45、10：30 和 16：30） 給中國氣象局上傳城鎮(zhèn)天氣預報，內容包括 0～24 h、24～48 h、48～72 h預報時效內天氣現象、降水量及最高最低溫度預報。這項業(yè)務運行已經有3 a多的時間。中國氣象局每年對各省的預報質量進行檢驗評估并根據評分成績進行排序。盡管新疆氣象局多年來開發(fā)了MOS統(tǒng)計、多級相似、神經元網絡等多種溫度預報工具和方法[1-2]，在溫度預報方面取得了一定經驗和成效[3-11]，但城鎮(zhèn)最高最低溫度預報的成績在全國排名落后，已引起各級領導的高度重視。本文對近3 a新疆15個地州首府城市最高最低溫度的預報成績做全方位的客觀統(tǒng)計分析，提供檢驗結果，使預報員能針對檢驗誤差，結合當地的地形、地貌以及對氣溫影響較大的因素加以深入分析，探尋失誤原因。

1 溫度檢驗使用的數據及方法

1.1 使用的數據

新疆城鎮(zhèn)72 h內天氣預報報文從2008年8月開始給中國氣象局發(fā)送，因初期報文質量不是很穩(wěn)定，也考慮全年及季節(jié)因素，溫度檢驗使用的報文時間為2008年12月—2012年2月。文中2009—2011年的時間段是指2008年12月—2011年11月，2011年的時間段是指2010年12月—2011年11月，2012年冬季是指2011年12月—2012年2月。本文檢驗的要素為最高溫度和最低溫度，對降水量和天氣現象不考慮。

城鎮(zhèn)天氣預報報文每天有3個時次，中國氣象局重點檢驗的是每天早晨6：45發(fā)布的08時起報的報文，本文使用的所有報文資料均是早晨這份報文。

參加檢驗的新疆15個地州首府站點分別是：烏魯木齊、阿勒泰、塔城、博樂、克拉瑪依、石河子、昌吉、伊寧、吐魯番、阿克蘇、庫爾勒、阿圖什、喀什、和田、哈密。

實況數據使用9210下發(fā)的15個站點14時所發(fā)的最低溫度報文和02時所發(fā)的最高溫度報文，時間序列為2008年12月—2012年2月。

1.2 檢驗方法

最高最低溫度檢驗采用中短期預報質量評定辦法中溫度預報的定量檢驗方法，具體公式如下：

其中，Fi為第i站（次）預報溫度，Oi為第i站（次）實況溫度，K為2、10，分別代表≤2℃、10℃，NrK為預報正確的站（次）數，NfK為預報的總站（次）數。溫度預報準確率的實際含義是溫度預報誤差≤2℃、10℃的百分率。

技巧評分是指各省上傳城市天氣預報的最高、最低溫度預報平均絕對誤差相對于國家氣象中心指導預報的提高率。式中TMAEN為國家氣象中心指導預報的最高、最低溫度預報平均絕對誤差，TMAEF為各省上傳城市預報的最高、最低溫度預報平均絕對誤差。當 TMAEN=0時，SST=1.01×100%。

2 檢驗結果分析

本文根據最高最低溫度預報報文的時間序列長度及年際變化、季節(jié)變化、預報時效變化等特征，分別從2009—2011年、2011年、2012年冬季3個層次對統(tǒng)計檢驗結果深入分析。

2.1 2009—2011年統(tǒng)計檢驗結果分析

2.1.1 2℃預報準確率

根據中國氣象局對溫度預報的要求，誤差≤2℃為預報正確。表1是2009—2011年新疆15個站點最高、最低溫度≤2℃的預報準確率，分別按照最高溫度或最低溫度3 a準確率從高到低排序。左側為最高溫度，右側為最低溫度?？梢钥闯觯鹤罡邷囟取?℃預報準確率平均值在68.9%，最高的是克拉瑪依為77.3%，比最低的博樂高出20%；最低溫度準確率平均值為57.2%，比最高溫度的均值低了12%，與中國氣象局下發(fā)的全國平均水平相比，最低溫度的預報準確率明顯偏低。

綜合最高最低溫度的預報準確率排名，有些站最高最低溫度預報都比較好，如克拉瑪依；有些站排名都居中，沒有明顯的優(yōu)缺點，如喀什；有些站兩項排名都比較落后，如塔城；有些站某一項預報較差，例如庫爾勒。從3 a的時間序列來看，最高溫度和最低溫度的預報準確率各站都是逐年在提升，2011年的準確率為3 a最高值，與2010年相比最高和最低溫度準確率分別提高了8.8%和8.5%。

2.1.2 平均絕對誤差和均方根誤差

表1 2009—2011年15個站點最高最低溫度≤2℃預報準確率

平均絕對誤差用來表示誤差的平均狀態(tài)，值越小表示準確率越高；均方根誤差能反映一個數據集的離散程度，值越小表示誤差的幅度變化小。圖1是2009—2011年15個站點最高最低溫度的平均絕對誤差、均方根誤差及15個站的平均情況?？梢钥闯觯?5個站最高、最低溫度的平均絕對誤差平均值分別為1.7℃和2.2℃，均方根誤差均值為1.5℃和1.8℃。其中克拉瑪依、吐魯番、和田、阿圖什和喀什5個站的4個誤差值都小于平均值，預報準確率較好；阿勒泰、塔城、博樂、昌吉、伊寧和石河子6個站的4個誤差值都大于平均值，預報準確率較差；而烏魯木齊、庫爾勒、阿克蘇及哈密4個站高溫和低溫各有好壞，預報不穩(wěn)定。

2.1.3 預報時效誤差

圖2為2009—2011年15個站點24 h、48 h和72 h最高最低溫度≤2℃預報準確率。可以看出：溫度預報準確率隨預報時效的延長而降低。15個站最高最低溫度預報準確率平均值48 h比24 h分別降低了13.5%和8.5%，72 h比 48 h又分別降低了7.9%和5.1%。3個預報時效最高最低溫度預報準確率都高于平均值的站點有：克拉瑪依、吐魯番、和田、阿圖什、喀什和哈密6個站。與2.1.2檢驗結果相比對，說明預報準確率比較高的這幾個站，在不同預報時效的預報準確率都比較高。

2.2 2011年檢驗結果分析

由表1分析得出，2011年最高、最低溫度≤2℃預報準確率為3 a中最高，本文就針對2011年24 h不同季節(jié)溫度誤差及誤差日數做詳細統(tǒng)計分析。根據氣象四季定義，2011年冬季是2010年12月—2011年2月，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季。

2.2.1 最高溫度四季準確率

圖3是2011年15個站點24 h最高溫度預報≤2℃預報準確率的四季分布及平均狀況?？梢钥闯觯?4 h最高溫度預報的準確率在夏秋季比較高、冬春較差。其中夏季預報準確率最高的站點有8個站占53%，秋季最高的站點有7個站占47%；冬季預報準確率最低的站點有7個站占47%，春季最低有6個站占40%，有2個站為夏季最低占13%。

2.2.2 最低溫度四季準確率

24 h最低溫度預報的準確率與最高溫度預報相似，在夏秋季節(jié)比較高、冬春較差。其中秋季預報準確率最高的站點有9個，占60%，夏季最高的站點有5個，占33%，吐魯番為春季最高；冬季預報準確率最低的有6個站，占40%，春季最低有6個站，占40%，有3個站為夏季最低，占20%。

綜合最高、最低溫度預報的四季分布，全疆15個站總體來講夏秋季優(yōu)于冬春季，其中最高溫度預報以夏季最好，冬季最差；最低溫度預報以秋季最好，春季最差。

2.2.3 最高最低溫度預報誤差≥10℃日數

對2011年最高、最低溫度24 h預報誤差≥10℃日數（表2）進行統(tǒng)計，有10個站出現了預報誤差≥10℃的現象。由表2看出，最低溫度預報誤差日數明顯高于最高溫度誤差日數，高溫誤差日數全年有10 d，低溫誤差日數24 d。綜合最高最低溫度來看，冬季誤差日數20 d，占全年34 d的59%，春季誤差日數7 d，占全年的21%。最高溫度預報在夏季、最低溫度預報在秋季沒有出現≥10℃的預報誤差，可以說明大誤差基本上來源于冬春兩季。

表2 2011年最高、最低溫度24 h預報誤差≥10℃日數

2.3 2012年冬季檢驗結果分析

根據上述分析，冬季的最高、最低溫度預報準確率相對較低，本文對2012年冬季的溫度預報與中央臺指導預報進行對比，使用相對于溫度指導預報的技巧評分，分析新疆15個站在技巧預報上的誤差。

2.3.1 最高溫度預報

圖4是新疆15個站2012年冬季最高溫度24 h預報的SST技巧評分和地州15個站、中央臺最高溫度預報的平均絕對誤差?？梢钥闯觯旱刂?5個站主觀預報和中央臺指導預報對24 h最高溫度預報的平均絕對誤差平均值基本相同，分別為1.63℃和1.64℃，誤差在2.0℃以上的站點有3個。與指導預報相比較，阿圖什、克拉瑪依和哈密平均絕對誤差明顯小于指導預報，最大差值是阿圖什站為-0.6℃；阿勒泰、烏魯木齊、喀什和阿克蘇平均絕對誤差大于指導預報，最大差值是喀什站為0.4℃。平均絕對誤差對應技巧評分SST。SST為正說明地州預報好于中央臺指導預報，SST為負說明地州預報差于中央臺指導預報。圖4中正技巧有8站，負技巧有7站，SST平均值基本為零。

2.3.2 最低溫度預報

最低溫度預報的平均絕對誤差地州與中央臺基本相同，都為2.0℃，與最高溫度相比明顯增加，地州平均絕對誤差在2.0℃以上的站點有5個，指導預報有8個，昌吉、阿勒泰誤差值都在2.5℃以上。與指導預報相比較，克拉瑪依、喀什、石河子和阿圖什平均絕對誤差小于指導預報，最大差值是克拉瑪依站為-0.6℃；哈密、阿克蘇、吐魯番和阿勒泰平均絕對誤差大于指導預報，最大差值是阿勒泰站為0.6℃。

對應的技巧評分SST，正技巧有8站，負技巧有7站，SST平均值幾乎為零。

綜合最高、最低溫度SST技巧評分，2012年冬季地州15個站與中央臺指導預報的SST平均值基本相同，正負技巧的站點數基本持平，但站點差異比較大?？死斠?、阿圖什最高、最低溫度都為大的正技巧，預報準確率高于中央臺指導預報；阿勒泰、阿克蘇都為大的負技巧，預報準確率低于中央臺指導預報；喀什站最高溫度預報為大的負技巧，最低溫度為大的正技巧，高溫預報準確率需要加強；哈密站最高溫度預報為大的正技巧，最低溫度為大的負技巧，低溫預報準確率需要加強。

3 結論與討論

（1）全疆15個站最高溫度預報準確率高于最低溫度。從2009—2012年3 a的時間序列來看，最高溫度和最低溫度的預報準確率逐年在提升。2011年預報準確率是3 a中最高的，最高和最低溫度預報準確率與2010年相比分別提高了8.8%和8.5%。其中克拉瑪依、吐魯番、和田、阿圖什和喀什5個站預報準確率較好；阿勒泰、塔城、博樂、昌吉、伊寧和石河子6個站預報準確率較差；而烏魯木齊、庫爾勒、阿克蘇及哈密4個站高溫和低溫各有好壞，預報不穩(wěn)定。

（2）溫度預報準確率隨預報時效的延長而降低。15個站最高最低溫度預報準確率平均值48 h比24 h分別降低了13.5%和8.5%，72 h比48 h又分別降低了7.9%和5.1%。其中克拉瑪依、吐魯番、和田、阿圖什、喀什和哈密6個站3個預報時效預報準確率都高于平均值。

（3）全疆15個站最高、最低溫度預報總體來講夏秋季優(yōu)于冬春季，其中最高溫度預報以夏季最好，冬季最差；最低溫度預報以秋季最好，春季最差。

（4）最高、最低溫度預報誤差大于10℃的日數，冬季占全年59%，春季占全年的21%。最高溫度預報在夏季、最低溫度預報在秋季沒有出現大于10℃的預報誤差，可以說明大誤差基本上來源于冬春兩季。

（5）SST技巧評分可以衡量各地州臺站主觀預報對中央臺指導預報的訂正能力。對2012年冬季而言，地州15個站與中央臺指導預報的最高最低溫度SST平均值幾乎相同，正負技巧的站點數基本持平，但站點差異比較大?？死斠馈D什最高最低溫度都為大的正技巧，預報準確率高于中央臺指導預報；阿勒泰、阿克蘇都為大的負技巧，預報準確率低于中央臺指導預報；喀什站最高溫度預報為大的負技巧，最低溫度為大的正技巧，高溫預報準確率需要加強；哈密站最高溫度預報為大的正技巧，最低溫度為大的負技巧，低溫預報準確率需要加強。

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