范蘇丹,盛春巖
(山東省氣象科學(xué)研究所,濟南 250031)
山東省2016年春季(2016年3—5月)數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品檢驗
范蘇丹,盛春巖
(山東省氣象科學(xué)研究所,濟南250031)
根據(jù)短期天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗辦法,以及氣象行業(yè)標準《風(fēng)預(yù)報檢驗方法》(QX/T229-2014),對2016年3—5月T639、EC細網(wǎng)格、WRF確定性預(yù)報(EnWRF)12km、4km分辨率及不同集合分位數(shù)、上海區(qū)域模式(BCSH)以及T639-MOS在山東省陸地120站和沿海12個精細海區(qū)的降水、日最大風(fēng)速以及日最高最低氣溫預(yù)報進行檢驗,分析了不同數(shù)值模式產(chǎn)品的預(yù)報能力。
春季;數(shù)值預(yù)報;降水;風(fēng)速;氣溫
2016年春季(2016年3—5月,下同),全省平均降水量為 70.0mm,較常年偏少 31.2%,比上年偏少39.0mm。全省平均氣溫為15.2℃,較常年偏高1.7℃,比上年偏高1.0℃。季內(nèi)共出現(xiàn)了17次降水過程,分別為3月3次、4月6次、5月8次,出現(xiàn)22次大風(fēng)天氣過程,其中14次為海上和內(nèi)陸大風(fēng),8次為海上大風(fēng),分別為3月9次,4月9次,5月4次。
2.1數(shù)值模式資料
參與檢驗的數(shù)值模式主要包括T639、EC細網(wǎng)格、WRF確定性預(yù)報(EnWRF)12km、4km分辨率及不同集合分位數(shù)(包括集合最小值,10%,25%,50%,75%,90%,集合最大值)、上海區(qū)域模式(BCSH)、中國氣象局下發(fā)的T639-MOS釋用產(chǎn)品。統(tǒng)一對各模式20時的預(yù)報進行檢驗評分,其中 T639-MOS檢驗時效為48小時,其他各模式檢驗時效為72小時。
2.2實況資料
實況資料主要包括全省陸地(120)站和沿海12個精細化海區(qū)(12站)兩部分。全省陸地120站是指山東省120個國家級氣象觀測站(其中泰山站屬于高山站不參與評分,成山頭和長島站參與沿海站部分的評分);沿海12站是指按照《山東省海洋氣象業(yè)務(wù)規(guī)定》(魯氣辦發(fā)〔2011〕125號)中的規(guī)定,將距山東海岸線 10km以內(nèi)的海區(qū)劃分為12個精細化海區(qū)。
2.3檢驗辦法
降水和氣溫檢驗主要根據(jù)中國氣象局《關(guān)于下發(fā)中短期天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗辦法(試行)的通知》(氣發(fā)〔2005〕109號)中有關(guān)規(guī)定進行檢驗,其中降水等級檢驗劃分為晴雨、一般性降水、小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨等7個等級,氣溫分小于等于 1℃、小于等于 2℃的預(yù)報準確率和預(yù)報誤差。
風(fēng)力等級預(yù)報檢驗則根據(jù)山東省氣象科學(xué)研究所盛春巖等起草的氣象行業(yè)標準《風(fēng)預(yù)報檢驗方法》(QX/T229-2014)中對風(fēng)力等級的檢驗方法,包括預(yù)報準確率、預(yù)報偏強率、預(yù)報偏弱率。
3.1降水預(yù)報檢驗
從各模式對全省陸地和沿海降水的預(yù)報評分可知(圖1a-c),各模式晴雨預(yù)報TS評分基本都在60分以上,其中WRF集合較低分位數(shù)和上海區(qū)域模式評分均較高。對于一般性降水和小雨預(yù)報,集合90%分位數(shù)對24h評分最高,EC細網(wǎng)格對48和72h評分最高。對中雨預(yù)報,T639和上海區(qū)域模式 24h預(yù)報最好,EC細網(wǎng)格和T639分別對48和72h預(yù)報最好。WRF確定性預(yù)報12km、T639、上海區(qū)域模式分別對大雨24h,48h,72h預(yù)報評分最高。因春季多為局地性暴雨,各模式暴雨預(yù)報TS評分基本不得分。從降水空、漏報率來看,各模式對中雨以上級別降水空、漏報較多,大尺度模式空、漏報率可達100%。
從降水的BS評分可以發(fā)現(xiàn)(圖略),集合較高分位數(shù)以及EC細網(wǎng)格對一般性降水和小雨預(yù)報明顯偏多,中雨以上級別降水集合較高分位數(shù)以及上海區(qū)域模式BS評分值明顯偏大,表明其對相應(yīng)量級降水的預(yù)報范圍偏大。
圖1 2016年3—5月全?。?20個國家級氣象觀測站)T639、EC_thin、WRF確定性預(yù)報12km和4km分辨率、WRF集合不同分位數(shù)、上海區(qū)域模式(BCSH)、T639-MOS24h(a),48h(b),72h(c)降水預(yù)報評分
3.2風(fēng)速預(yù)報檢驗
從各模式對全省陸地和沿海日最大風(fēng)速的預(yù)報評分看(圖2a-f),T639-MOS和EC細網(wǎng)格對內(nèi)陸和沿海4級以下風(fēng)力預(yù)報準確率最高。集合50%分位數(shù)、集合25%分位數(shù)、上海區(qū)域模式對內(nèi)陸4級風(fēng)力的24h,48h,72h預(yù)報準確率最高。對沿海4級風(fēng)力,WRF確定性預(yù)報12km分辨率和集合50%分位數(shù)的24h預(yù)報準確率最高,集合25%分位數(shù)的48和72h預(yù)報準確率最高。對于5級以上大風(fēng)預(yù)報,無論是內(nèi)陸以及沿海地區(qū),基本為集合最大值和集合90%分位數(shù)預(yù)報準確率最高。其中存在個別模式某個預(yù)報時效的預(yù)報準確率高于集合最大值和集合90%分位數(shù),即集合50%分位數(shù)對內(nèi)陸地區(qū)7級風(fēng)力的48h預(yù)報準確率最高,上海區(qū)域模式對沿海地區(qū)9級風(fēng)力的24h預(yù)報準確率最高,WRF確定性預(yù)報4km對沿海地區(qū)7級風(fēng)力的72小時預(yù)報準確率最高。
從日最大風(fēng)預(yù)報的偏弱、偏強率來看(圖略),各模式對 6級及以上大風(fēng)預(yù)報偏弱率基本都在50%以上,其中WRF集合較高百分位在沿海地區(qū)的 48h,72h預(yù)報偏弱率在 40%左右。8級及以上大風(fēng)偏弱率大部分模式達到 100%,WRF集合最大值略好一些。對于 3級及以下小風(fēng)的預(yù)報,各模式的偏強率較高。結(jié)合預(yù)報準確率的評分可見,集合最大值對大風(fēng)的預(yù)報準確率較高、偏弱率最小,預(yù)報效果最好,T639-MOS 和EC細網(wǎng)格對小風(fēng)的預(yù)報準確率最高、偏強率最小,預(yù)報效果最好。
圖2 2016年3—5月全?。?20個國家級氣象觀測站)24h(a),48h(b),72h(c)以及沿海(12個海區(qū)代表站)24h(d),48h(e),72h(f)T639、EC_thin、WRF確定性預(yù)報12km和4km分辨率、WRF集合不同分位數(shù)、上海區(qū)域模式(BCSH)、T639-MOS日最大風(fēng)速預(yù)報評分
3.3氣溫預(yù)報檢驗
從模式對2m最高、最低氣溫預(yù)報評分結(jié)果來看(圖3a-f),對于全省2m最高氣溫和2m最低氣溫均為EC細網(wǎng)格預(yù)報準確率最高。對于沿海地區(qū) 2m最高氣溫,集合最大值對 24和 48h預(yù)報準確率最高,WRF確定性預(yù)報12km對72h預(yù)報準確率略高于其他模式。對于沿海地區(qū) 2m最低氣溫,EC細網(wǎng)格預(yù)報準確率最高,其次是上海區(qū)域模式。
氣溫預(yù)報平均絕對誤差和TS評分結(jié)果一致(圖略),對于全省陸地站點,最高氣溫和最低氣溫均為EC細網(wǎng)格平均絕對誤差最小。對于沿海地區(qū),2m最高氣溫集合最大值的平均絕對誤差最小,最低氣溫則為EC細網(wǎng)格模式的平均絕對誤差最小。
圖3 2016年3—5月全?。?20個國家級氣象觀測站)24h(a),48h(b),72h(c)以及沿海(12個海區(qū)代表站)24h(d),48h(e),72h(f)T639、EC_thin、WRF確定性預(yù)報12km和4km分辨率、WRF集合不同分位數(shù)、上海區(qū)域模式(BCSH)、T639-MOS 2m氣溫預(yù)報評分
對2016年3—5月各數(shù)值模式產(chǎn)品在全省陸地120站和沿海12個精細海區(qū)的降水、日最大風(fēng)速以及日最高最低氣溫預(yù)報進行了檢驗,結(jié)果表明:
(1)對于晴雨預(yù)報,WRF集合較低分位數(shù)和上海區(qū)域模式評分均較高。對于一般性降水和小雨預(yù)報,集合90%分位數(shù)對24h評分最高,EC細網(wǎng)格對48和72h評分最高。對中雨預(yù)報,T639和上海區(qū)域模式 24h預(yù)報最好,EC細網(wǎng)格和T639分別對48和72h預(yù)報最好。WRF確定性預(yù)報12km、T639、上海區(qū)域模式分別對大雨24h,48h,72h預(yù)報評分最高。各模式對暴雨預(yù)報評分基本為0。
(2)集合50%分位數(shù)、集合25%分位數(shù)、上海區(qū)域模式對內(nèi)陸4級風(fēng)力的24h,48h,72h預(yù)報準確率最高。對沿海4級風(fēng)力,WRF確定性預(yù)報12km和集合50%分位數(shù)的24h預(yù)報準確率最高,集合25%分位數(shù)的48和72h預(yù)報準確率最高。對于內(nèi)陸以及沿海5級以上大風(fēng)預(yù)報,基本為集合最大值和集合 90%分位數(shù)預(yù)報準確率最高。
(3)對于全省陸地站點,2m最高氣溫和最低氣溫均為EC細網(wǎng)格預(yù)報準確率最高。對于沿海2m最高氣溫,集合最大值對24和48h預(yù)報準確率最高,WRF確定性預(yù)報12km對72h預(yù)報準確率略高于其他模式。對于沿海2m最低氣溫,EC細網(wǎng)格預(yù)報準確率最高,其次是上海區(qū)域模式。
P456.7
B
1005-0582(2016)02-0067-04
2016-06-22
范蘇丹(1985—),女,漢族,云南會澤人,碩士,工程師,主要從事數(shù)值模式檢驗及預(yù)報工作。