何豫秦，劉元珺，楊 瓊

(1．陜西省漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.陜西省漢臺區(qū)氣象局，陜西漢中 723000)

?

中央臺溫度要素預(yù)報(bào)與實(shí)況差異性研究

何豫秦1，劉元珺1，楊 瓊2

(1．陜西省漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.陜西省漢臺區(qū)氣象局，陜西漢中 723000)

根據(jù)中短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法，對2014年1～12月國家氣象中心下發(fā)的日最高氣溫和日最低氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品24 h的平均絕對誤差、均方根誤差和準(zhǔn)確率進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明，中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報(bào)中日最低氣溫的預(yù)報(bào)質(zhì)量明顯高于日最高氣溫的預(yù)報(bào)質(zhì)量，夏、秋季指導(dǎo)預(yù)報(bào)的參考性好；預(yù)報(bào)員對氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)的訂正范圍日最低氣溫應(yīng)控制在1.4 ℃以內(nèi)，且20：00的訂正幅度小于08：00的，日最高氣溫的訂正范圍應(yīng)控制在2.0 ℃以內(nèi)；氣溫預(yù)報(bào)存在季節(jié)性誤差，日最低氣溫的準(zhǔn)確率從大到小依次為夏季、秋季、春季、冬季，日最高氣溫的準(zhǔn)確率從大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季。訂正后的預(yù)報(bào)質(zhì)量日最高氣溫提升明顯，在實(shí)際預(yù)報(bào)中可以參考使用。

指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品；平均絕對誤差；均方根誤差；準(zhǔn)確率；檢驗(yàn)訂正

隨著數(shù)值預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的不斷提高，EC、T639等數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品能夠相當(dāng)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)3～5 d的高空形勢，但對局地的氣象要素預(yù)報(bào)，受數(shù)值模式分辨率、下墊面等影響則準(zhǔn)確率不高[1]。對數(shù)值預(yù)報(bào)進(jìn)行檢驗(yàn)作為一種有效的溫度預(yù)報(bào)方法，它可以客觀定量地反應(yīng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式對當(dāng)?shù)氐念A(yù)報(bào)水平和系統(tǒng)性誤差，便于預(yù)報(bào)員使用。有關(guān)溫度數(shù)值預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)，國內(nèi)很多學(xué)者開展了研究[2-7]，尤其是近幾年EC細(xì)網(wǎng)格資料、日本細(xì)網(wǎng)格資料、中央臺指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品等高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的投入使用，各地業(yè)務(wù)人員對這些數(shù)值產(chǎn)品的本地化釋用研究逐步展開。該研究通過對中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品中的溫度要素預(yù)報(bào)能力進(jìn)行檢驗(yàn)，分析誤差規(guī)律和特征，為中央氣象臺精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品的本地化釋用提供一種有效的方法，從而提高對中央臺氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)的訂正水平，提升該地區(qū)氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1　資料與方法

1.1資料來源選取國家氣象中心每日下發(fā)的中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品報(bào)文(08：00、20：00)、漢中市11個(gè)縣區(qū)的日最高氣溫和最低氣溫實(shí)況資料。季節(jié)劃分為春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月～次年2月)。

1.2分析方法根據(jù)中短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法[8]，分別對2014年1～12月中央氣象臺精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品24 h的日最高氣溫和日最低氣溫的實(shí)際誤差、平均絕對誤差、均方根誤差和準(zhǔn)確率進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)水平，將誤差≥5 ℃或≤-5 ℃的預(yù)報(bào)值作為奇異值剔除，然后通過最小二乘法計(jì)算出不同季節(jié)正、負(fù)誤差的預(yù)報(bào)訂正值△T，則最終的氣溫預(yù)報(bào)值T=Ti-△T。氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)公式如下：

其中，F(xiàn)i為第i站(次)預(yù)報(bào)溫度，Oi為第i站(次)實(shí)況溫度，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率TT代表|Fi-Oi|≤2 ℃的百分率。Nr為預(yù)報(bào)正確的站(次)數(shù)，Nf為預(yù)報(bào)的總站(次)數(shù)。

2　結(jié)果與分析

2.1整體檢驗(yàn)對漢中市2014年全年的中央氣象臺精細(xì)化預(yù)報(bào)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明(表1)，全市范圍08：00和20：00中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報(bào)中日最低氣溫(Td)的預(yù)報(bào)質(zhì)量均明顯高于日最高氣溫(Tg)的預(yù)報(bào)質(zhì)量，Td預(yù)報(bào)質(zhì)量20：00起報(bào)的明顯高于08：00起報(bào)的，08：00和20：00起報(bào)的Tg預(yù)報(bào)質(zhì)量錯(cuò)差很小，指導(dǎo)預(yù)報(bào)對當(dāng)?shù)豑d的指導(dǎo)性較好。

全市日最低氣溫的MAE和RMSE08：00和20：00起報(bào)的均小于2.0 ℃，08：00起報(bào)的MAE主要集中在1.2～1.5 ℃，RMSE主要集中在1.6～2.1 ℃，20：00起報(bào)的MAE主要集中在1.2～1.4 ℃，RMSE主要集中在1.5～1.8 ℃，說明預(yù)報(bào)員對氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)的訂正范圍日最低氣溫應(yīng)控制在1.4 ℃以內(nèi)，且20：00的訂正幅度小于08：00。日最高氣溫的全市MAE08：00和20：00起報(bào)的均小于2.0 ℃，均集中在1.7～1.9 ℃，RMSE均大于2.0 ℃，說明預(yù)報(bào)員對日最高氣溫的訂正范圍應(yīng)控制在2.0 ℃以內(nèi)。

表1漢中市2014年中央氣象臺氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率

Table 1Inspection accuracy of temperature guidance forecast of National Meteorological Centre in Hanzhong City in 2014

%

2.2分季檢驗(yàn)對漢中市2014年全年的中央氣象臺精細(xì)化預(yù)報(bào)質(zhì)量分季檢驗(yàn)表明，全市各縣區(qū)日最低氣溫08：00和20：00起報(bào)的準(zhǔn)確率從大到小均依次為夏季、秋季、春季、冬季，且20：00起報(bào)的準(zhǔn)確率高于08：00起報(bào)的；春、夏、秋三季預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率大部分高于70%，尤其是夏季和秋季20：00預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率分別達(dá)91.9%和85.9%，08：00預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率分別達(dá)84.1%%和80.9%，指導(dǎo)預(yù)報(bào)可以直接應(yīng)用不必訂正，最低氣溫的訂正工作應(yīng)重點(diǎn)針對冬季。日最高氣溫全市大部分縣區(qū)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率從大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季，且20：00起報(bào)的準(zhǔn)確率高于08：00起報(bào)的；全市平均來看，同日最高氣溫相比準(zhǔn)確率明顯下降，除秋季20：00起報(bào)的準(zhǔn)確率高于70%外，均低于66%，說明中央臺日最高氣溫的指導(dǎo)預(yù)報(bào)水平全年偏弱。

分季檢驗(yàn)氣溫的MAE和RMSE表明，各縣區(qū)日最低氣溫的MAE和RMSE從小到大均依次為夏季、秋季、春季、冬季，且08：00起報(bào)日最低氣溫的MAE和RMSE大于20：00起報(bào)的；各縣區(qū)日最高氣溫的MAE和RMSE均具有秋冬季小于春夏季的特點(diǎn)。從全市平均來看，日最低氣溫MAE除08：00起報(bào)冬季為2.1 ℃外，其余均為0.9～1.7 ℃，尤其是夏季和秋季，分別為0.9和1.1 ℃；日最高氣溫MAE普遍偏大，在1.6 ℃以上，春、夏季達(dá)2.0 ℃以上。冬季日最低氣溫08：00和20：00起報(bào)的RMSE分別為2.5和2.1 ℃，其余均在2.0 ℃以內(nèi)，夏季最低，為1.2 ℃；日最高氣溫RMSE全部大于2.0 ℃，春、夏季達(dá)2.5 ℃以上，誤差離散程度大。

統(tǒng)計(jì)中央氣象臺氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)實(shí)際誤差(表2)發(fā)現(xiàn)，日最高氣溫的訂正值普遍大于日最低氣溫訂正值，冬季的訂正

表2　2014年漢中市各縣區(qū)氣溫預(yù)報(bào)訂正值統(tǒng)計(jì)

注：“+”表示預(yù)報(bào)值比實(shí)況值高，“-”表示預(yù)報(bào)值比實(shí)況值低。

Note：+ indicated predicted value was higher than the actual value; - indicated predicted value was lower than the actual value.

值普遍較大，這與冬季指導(dǎo)預(yù)報(bào)偏差大相對應(yīng)。2015年中央氣象臺精細(xì)化指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品中，漢中市日最低、最高氣溫的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率08：00起報(bào)分別為80.37%和63.08%，20：00起報(bào)分別為80.29%和63.97%。根據(jù)表2對應(yīng)的誤差訂正值訂正后，08：00起報(bào)日最低氣溫的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為83.26%，日最高氣溫為72.28%；20：00起報(bào)的日最低氣溫和日最高氣溫的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分別為83.71%和69.67%。表明日最低、最高氣溫均有一定幅度的提高，且最高溫提升幅度比較明顯。

3　結(jié)論

(1)全市平均而言，中央氣象臺指導(dǎo)預(yù)報(bào)中日最低氣溫的預(yù)報(bào)質(zhì)量明顯高于日最高氣溫的預(yù)報(bào)質(zhì)量，日最低氣溫預(yù)報(bào)質(zhì)量20：00起報(bào)的明顯高于08：00起報(bào)的。

(2)預(yù)報(bào)員對氣溫指導(dǎo)預(yù)報(bào)的訂正范圍日最低氣溫應(yīng)控制在1.4 ℃以內(nèi)，且20：00的訂正幅度小于08：00的。預(yù)報(bào)員對日最高氣溫的訂正范圍應(yīng)控制在2.0 ℃以內(nèi)。

(3)氣溫預(yù)報(bào)存在季節(jié)性誤差，日最低氣溫的準(zhǔn)確率從大到小依次為夏季、秋季、春季、冬季，日最高氣溫的準(zhǔn)確率從大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季。

(4)中央氣象臺日最低氣溫的指導(dǎo)性較好，尤其是夏、秋季。訂正后的預(yù)報(bào)質(zhì)量日最高氣溫提升明顯，在實(shí)際預(yù)報(bào)中可以參考使用。

[1] 曾曉青． 模式輸出統(tǒng)計(jì)技術(shù)在局地中短期天氣預(yù)報(bào)中的研究與應(yīng)用[D]．蘭州：蘭州大學(xué)，2010.

[2] 李睿，張藝丹，徐文婷.成都地區(qū)T639 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品本地化預(yù)報(bào)性能檢驗(yàn)[J].高原山地氣象研究，2011，31(2)：63-66.

[3] 鞏憲偉，王子一，魏婷婷，等.EC 細(xì)網(wǎng)格模式對四平地區(qū)氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)分析[J].氣象災(zāi)害防御，2016(1)：13-15.

[4] 張超，李娜，賈健.ECMWF 細(xì)網(wǎng)格模式2 m溫度產(chǎn)品在烏魯木齊市溫度預(yù)報(bào)中的檢驗(yàn)[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9(5)：62-68.

[5] 鄧雪嬌，胡勝，閆敬華．主客觀天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量對比分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2003，14(6)：731-736.

[6] 楊睿敏，楊波，胡江波，等.中央氣象臺精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)及誤差分析[J].陜西氣象，2014(6)：19-21.

[7] 楊亞利，張淑敏.銅川鄉(xiāng)鎮(zhèn)及旅游景點(diǎn)預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)初探[J].陜西氣象，2015(4)：31-33.

[8] 中短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法(試行)：氣發(fā)〔2005〕109號[A].2005.

Temperature Elements Forecast and Live Difference of China Central Television

HE Yu-qin1, LIU Yuan-jun1,YANG Qiong2

(1. Meteorological Bureau of Hanzhong City, Hanzhong Shaanxi 723000; 2. Meteorological Bureau of Hantai District, Hanzhong, Shaanxi 723000)

According to the quality test method of short-and-medium term weather forecast, we test the mean absolute error, root mean square error and accuracy rate from January to December 2014. Results showed that in the instruction forecast of National Meteorological Centre, forecast quality of daily minimum temperature was significantly higher than that of daily maximum temperature. Guidance forecast of summer and autumn had good reference value. Correction range of daily lowest temperature should be controlled within 2.0 ℃. Temperature forecast showed seasonal errors. Accuracy rate of daily minimum temperature from big to small was in the order of summer, spring, autumn and winter; the accuracy rate of daily maximum temperature from big to small was in the order of autumn, winter, spring and summer. Forecasting quality of daily maximum temperature after correction significantly improved, which could be used as references in practical forecast.

Guide forecast products; Mean absolute error; Root mean square error; Accuracy rate; Test and revision

2014年陜西省氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)項(xiàng)目(2014Y-19)。

何豫秦(1987- )，男，陜西漢中人，工程師，從事短期天氣預(yù)報(bào)工作。

2016-06-15

S 165

A

0517-6611(2016)22-177-02