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        EC細(xì)網(wǎng)格溫度預(yù)報在貴陽地區(qū)的釋用效果分析

        2014-09-29 05:49:34陳海鳳黃世芹金建德
        中低緯山地氣象 2014年4期
        關(guān)鍵詞:修文時效貴陽

        陳海鳳,黃世芹,金建德,倪 雷

        (1.貴州省貴陽市氣象局,貴州 貴陽 550001;2.貴州省氣象局,貴州 貴陽 550002)

        1 引言

        隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,政府和公眾對氣象的關(guān)心程度日益增強,不僅要求氣象部門提供日常天氣預(yù)報服務(wù),還希望及時獲取高精度、連續(xù)滾動的天氣服務(wù)信息。同時,氣候變化和城市化的進展使得城郊溫度差異愈發(fā)明顯,因此溫度的精細(xì)化預(yù)報已成為天氣預(yù)報技術(shù)發(fā)展的必然趨勢和研究熱點。作為整個貴州地區(qū)的政治、經(jīng)濟和文化中心,擁有三百多萬人口的貴陽各級政府和公眾對天氣預(yù)報也提出了更多、更新、更高的要求。進一步完善天氣預(yù)報業(yè)務(wù)、發(fā)展氣象要素精細(xì)化預(yù)報是提升城市氣象服務(wù)質(zhì)量的重要一環(huán),對保障人民的生產(chǎn)生活、保證大型活動的正常進行、提高貴陽地區(qū)的經(jīng)濟有著重大的意義。

        另一方面,隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的迅速發(fā)展,數(shù)值天氣預(yù)報模式日趨完善,預(yù)報精度不斷提高,但是預(yù)報值與實際值之間始終存在誤差,且隨著預(yù)報時效的延長,預(yù)報準(zhǔn)確率逐漸下降,誤差逐漸增大[1-4]。為了合理有效的使用數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品,就需要對數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品進行檢驗,弄清數(shù)值預(yù)報各要素的可用預(yù)報時效以及數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在不同天氣背景下預(yù)報能力的差異,為數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的釋用作必要的準(zhǔn)備。

        考慮到實況資料的連續(xù)性和可靠性,本文選取貴陽地區(qū)8個7要素站(息烽、開陽、修文、清鎮(zhèn)、貴陽、白云、花溪、烏當(dāng))觀測到的氣溫為實況,以檢驗歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)細(xì)網(wǎng)格(0.25°×0.25°)數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在貴陽地區(qū)的預(yù)報準(zhǔn)確率。

        2 資料和方法

        2.1 預(yù)報資料

        目前業(yè)務(wù)臺站接收到的歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品有2個時次,分別為08時起報和20時起報,根據(jù)Micaps第4類格式,將網(wǎng)格點格式EC細(xì)網(wǎng)格2 m溫度預(yù)報值根據(jù)貴陽地區(qū)8個站點的經(jīng)緯度插值到每個站點,得到每個站點的預(yù)報值。插值方法為:求距離各個站點的最近格點a,以最近距離格點a的預(yù)報值作為各站點的預(yù)報值。

        本文根據(jù)需要選用了08時、20時起報的預(yù)報時效為6、18、30、42……234 h的各站預(yù)報值,用以檢驗10 d內(nèi)EC細(xì)網(wǎng)格對02時和14時近地面氣溫的預(yù)報效果。

        2.2 實況資料

        根據(jù)自動站B文件,解析24 h整點氣溫,然后根據(jù)連續(xù)2 d 14時整點氣溫差將其分為升溫(Td2-Td1)>5℃、降溫(Td2- Td1)< -5℃,平緩天氣|Td2-Td1|≤5℃)3種不同的天氣背景,將實況溫度數(shù)據(jù)入庫。根據(jù)上述8個站的預(yù)報和實況數(shù)據(jù),采用各站02時、14日氣溫實況對EC細(xì)網(wǎng)格每日08時起報、20時起報的不同時效的2 m溫度預(yù)報進行檢驗。

        2.3 檢驗方法

        中國氣象局下發(fā)的《中短期天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗辦法(試行)》給出了溫度預(yù)報質(zhì)量檢驗方法,計算各站的預(yù)報準(zhǔn)確率:

        NrK為預(yù)報正確的站(次)數(shù),NfK為預(yù)報的總站(次)數(shù)。

        溫度預(yù)報準(zhǔn)確率的實際含義是溫度預(yù)報誤差≤2℃的百分率。

        2.4 檢驗時段

        2013年7月1日—2013年11月30日。

        3 結(jié)果分析

        3.1 EC細(xì)網(wǎng)格7—11月溫度平均預(yù)報質(zhì)量分析

        3.1.1 不同時效的區(qū)域平均預(yù)報質(zhì)量分析 圖1顯示了EC細(xì)網(wǎng)格08時、20時起報的對不同時間的2 m溫度預(yù)報質(zhì)量隨時效延長的變化趨勢,可以看到,EC細(xì)網(wǎng)格對貴陽地區(qū)的2 m溫度預(yù)報質(zhì)量隨著預(yù)報時效的延長呈波動性變化,起報時間和預(yù)報時間一定時,EC細(xì)網(wǎng)格對貴陽地區(qū)的2 m溫度預(yù)報質(zhì)量隨預(yù)報時效的延長而降低,并且其對02時的氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率明顯高于其對14時氣溫的預(yù)報準(zhǔn)確率。EC細(xì)網(wǎng)格08時、20時起報的對02時氣溫的預(yù)報在前5 d(144 h以內(nèi))準(zhǔn)確率全部在70%以上,效果較好,對預(yù)報員在溫度的預(yù)報上有較大的指導(dǎo)作用,第6~10 d(168~240 h)準(zhǔn)確率基本在60%~70%之間,也具有一定的參考作用;而EC細(xì)網(wǎng)格08時、20時起報的對14時氣溫的預(yù)報效果較差,在時效為6 h時準(zhǔn)確率也僅有66%和61%,遠低于對當(dāng)天02時氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率,隨著預(yù)報時效的延長,預(yù)報準(zhǔn)確率逐漸降低,預(yù)報時效延長至96 h時,其準(zhǔn)確率基本降至60%以下,186、210、234 h預(yù)報準(zhǔn)確率更是不足50%,在實際工作中其可參考性很低。

        這里規(guī)定預(yù)報時效在24 h內(nèi)的預(yù)報為第1 d預(yù)報,24~48 h內(nèi)的預(yù)報為第2 d預(yù)報,依次類推??梢钥吹?,08時和20時起報的EC細(xì)網(wǎng)格對同1 d同一時刻的氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率差值基本在4%以下;而對同1 d不同時刻的氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率相差較大,其對夜間(02時)氣溫的預(yù)報準(zhǔn)確率要比其對白天(14時)氣溫預(yù)報的準(zhǔn)確率高10個百分點以上,差別最大的出現(xiàn)在第9 d,兩者預(yù)報質(zhì)量相差達19%。綜上分析可見,EC細(xì)網(wǎng)格對同一天的夜間氣溫預(yù)報質(zhì)量比對白天氣溫的預(yù)報質(zhì)量高,兩者預(yù)報質(zhì)量相差10%以上,最大可達19%,可見EC細(xì)網(wǎng)格對夜間溫度的預(yù)報要比白天溫度的可參考性更高,實際工作中運用EC細(xì)網(wǎng)格溫度預(yù)報時需要注意根據(jù)實況進行訂正特別是對白天溫度預(yù)報的訂正。

        圖1 EC細(xì)網(wǎng)格08時(a、d)、20時(b、c)起報2 m溫度預(yù)報質(zhì)量隨時效變化圖

        圖2 EC細(xì)網(wǎng)格對不同站點02時(a)、14時(b)氣溫的預(yù)報質(zhì)量分布

        圖3 EC細(xì)網(wǎng)格在不同天氣背景下對修文2 m溫度平均預(yù)報質(zhì)量

        3.1.2 EC細(xì)網(wǎng)格對不同站點的預(yù)報質(zhì)量分析 圖2a是EC細(xì)網(wǎng)格08時、20時起報的對不同站點02時氣溫的平均預(yù)報質(zhì)量分布,第1 d是指24 h內(nèi)08時起報(18 h)的對02時氣溫預(yù)報和20時起報(6 h)的對02時氣溫預(yù)報的平均質(zhì)量,第2 d是48 h內(nèi)平均預(yù)報質(zhì)量,依次類推(下同)。由圖可見EC細(xì)網(wǎng)格對02時氣溫的各站點預(yù)報質(zhì)量差異較大,對修文、白云的預(yù)報效果最好,第1 d預(yù)報質(zhì)量高達95.6%(修文)和93.0%(白云),前5 d(120 h內(nèi))預(yù)報質(zhì)量均在80%以上,第7 d(168 h內(nèi))預(yù)報準(zhǔn)確率在75%以上;其次為開陽,前4 d(96 h內(nèi))預(yù)報質(zhì)量在80% ~90%之間;而息烽、花溪、烏當(dāng)預(yù)報準(zhǔn)確率較差,尤其是花溪、烏當(dāng),各時效的預(yù)報質(zhì)量基本在60%或以下。

        圖2b是EC細(xì)網(wǎng)格08時、20時起報的對不同站點14時氣溫的平均預(yù)報質(zhì)量分布。由圖可見EC細(xì)網(wǎng)格對14時氣溫的預(yù)報質(zhì)量明顯低于其對02時氣溫的預(yù)報質(zhì)量,準(zhǔn)確率最好的白云的第1 d預(yù)報也僅有76.4%的準(zhǔn)確率,其余準(zhǔn)確率全部在75%以下。但EC細(xì)網(wǎng)格對站點的氣溫預(yù)報仍然是修文、白云的預(yù)報效果最好,其前4 d(96 h以內(nèi))預(yù)報質(zhì)量在70%以上,其余時效及其它站點的預(yù)報質(zhì)量均在65%以下,預(yù)報效果最差的花溪、烏當(dāng)準(zhǔn)確率基本在55%以下。

        3.2 不同天氣背景下的預(yù)報質(zhì)量分析

        為分析不同天氣背景下EC細(xì)網(wǎng)格對貴陽地區(qū)的預(yù)報效果,本文根據(jù)本地連續(xù)前后2 d 14時整點氣溫差將7—11月天氣分為升溫(Td2-Td1)>5℃、降溫(Td2- Td1)< -5℃,平緩天氣|Td2- Td1|≤ 5℃)3種不同的天氣,同時前文分析表明,EC細(xì)網(wǎng)格對修文的預(yù)報效果最好,這里選取修文為代表,分別對上述3種不同的天氣情況及不區(qū)分天氣背景情況下的EC細(xì)網(wǎng)格2 m溫度預(yù)報進行對比檢驗。結(jié)果表明(圖3),對7—11月不同時次不區(qū)分天氣背景的預(yù)報質(zhì)量(下稱綜合預(yù)報質(zhì)量)和平穩(wěn)天氣背景下的質(zhì)量比較接近,當(dāng)預(yù)報時次及預(yù)報時間一定時,其準(zhǔn)確率隨預(yù)報時效的延長呈準(zhǔn)線性降低,與前文分析一致;當(dāng)本地氣溫升高時,EC細(xì)網(wǎng)格對氣溫的預(yù)報較好,大多接近或高于綜合預(yù)報質(zhì)量,而當(dāng)本地氣溫出現(xiàn)降溫時,其預(yù)報效果較差,明顯低于綜合預(yù)報質(zhì)量。

        4 結(jié)論

        本文利用歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)細(xì)網(wǎng)格(0.25°×0.25°)2013年7—11月的2 m 溫度預(yù)報對貴陽8個站點的不同時效的預(yù)報準(zhǔn)確率進行了檢驗,結(jié)果表明:

        ①EC細(xì)網(wǎng)格對貴陽地區(qū)的2 m溫度預(yù)報質(zhì)量并不是簡單的隨著預(yù)報時效的延長而降低,而是呈波動性變化,當(dāng)預(yù)報時次及預(yù)報時間一定時,預(yù)報質(zhì)量隨預(yù)報時效的延長而降低。

        ②預(yù)報時效差別不大時,對夜間氣溫的預(yù)報質(zhì)量比對白天氣溫的預(yù)報質(zhì)量高,兩者預(yù)報質(zhì)量相差10%以上??梢奅C細(xì)網(wǎng)格對夜間氣溫的預(yù)報要比對白天氣溫預(yù)報的可參考性更高。

        ③預(yù)報時效相同時,EC細(xì)網(wǎng)格對貴陽地區(qū)不同站點的預(yù)報質(zhì)量差別較大。對修文、白云的預(yù)報質(zhì)量最好,對花溪、烏當(dāng)?shù)念A(yù)報質(zhì)量最差。

        ④當(dāng)本地出現(xiàn)升溫時,EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報質(zhì)量較好;當(dāng)本地出現(xiàn)降溫時,其預(yù)報效果較差,明顯低于綜合預(yù)報質(zhì)量。

        [1]張守峰,郭文華,張金艷,等.T213模式對強冷空氣的短期預(yù)報能力分析檢驗[J].氣象,2003,29(8):42-47.

        [2]李勇.2007年6—8月T213與ECMWF及日本模式中期預(yù)報性能檢驗[J].氣象,2007,33(11):93-100.

        [3]牛若蕓.2008年12月至2009年2月T639與ECMWF及日本模式中期預(yù)報性能檢驗[J].氣象,2009,35(5):112-119.

        [4]皇甫雪官.國家氣象中心集合數(shù)值預(yù)報檢驗評價[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,2002,13(1):29 -36.

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