趙海英，劉宇慶，趙海榮，趙建峰，王 揚

（1.山西省氣象臺，山西 太原 030006；2.神池縣氣象局，山西 忻州 036100）

山西省站點日極端溫度的客觀預(yù)報訂正方法＊

趙海英1，劉宇慶1，趙海榮2，趙建峰1，王 揚1

（1.山西省氣象臺，山西 太原 030006；2.神池縣氣象局，山西 忻州 036100）

在對中央臺日極端溫度指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品進行檢驗和誤差分析的基礎(chǔ)上，利用ECMWF數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，將預(yù)報員日常業(yè)務(wù)中溫度主觀訂正的經(jīng)驗客觀化，研究了一種能有效提高站點日極端溫度預(yù)報準(zhǔn)確率的客觀訂正方法，對中央指導(dǎo)預(yù)報效果差的月份和有轉(zhuǎn)折性天氣的時段做了動態(tài)誤差客觀訂正。將訂正后的預(yù)報產(chǎn)品與中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品做了對比檢驗之后，發(fā)現(xiàn)訂正產(chǎn)品能有效改善中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品的誤差。

日極端溫度；客觀預(yù)報；訂正方法；動態(tài)誤差

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的發(fā)展對氣象要素預(yù)報精準(zhǔn)化程度的要求不斷提高。目前，在天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中，省級氣象臺站點要素預(yù)報均以中央氣象臺下發(fā)的站點氣象要素指導(dǎo)預(yù)報為依據(jù)[1-6]。隨著現(xiàn)代數(shù)值預(yù)報及其釋用技術(shù)的不斷發(fā)展，中央臺站點氣象要素指導(dǎo)預(yù)報的準(zhǔn)確率越來越高，可提高的空間越來越小，使得省級氣象臺站的訂正難度逐漸加大，特別是日極端溫度預(yù)報經(jīng)常出現(xiàn)負訂正，因此，迫切需要研究能有效提高日極端溫度預(yù)報準(zhǔn)確率的方法。

由于現(xiàn)代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量大、預(yù)報站點多、實時性強，定時、定點、定量的全方位無縫隙精細化預(yù)報需求必然無法單靠預(yù)報員的人工預(yù)報來實現(xiàn)，所以，研究高精準(zhǔn)度的精細化客觀預(yù)報方法才是解決問題的有效途徑。本文在對中央臺日極端溫度指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品進行檢驗和誤差分析的基礎(chǔ)上，研究了一種能有效提高站點日極端溫度預(yù)報準(zhǔn)確率的客觀訂正方法。

1 資料與方法

本文利用2014-07-01—2016-06-31山西省氣象信息中心歸檔的山西省109站逐日最高、最低溫度觀測實況資料，和對應(yīng)時段的逐日中央氣象臺精細化站點氣象要素指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品資料，對全省109站的中央指導(dǎo)預(yù)報的日極端溫度預(yù)報產(chǎn)品做了逐站逐月的對比檢驗。在分析了檢驗結(jié)果和誤差特征的基礎(chǔ)上，利用ECMWF（歐洲中期天氣預(yù)報中心）模式和ECMWF_thin模式資料，開展了適合山西本省的數(shù)值預(yù)報釋用技術(shù)研究，開發(fā)了訂正中央指導(dǎo)預(yù)報結(jié)果的客觀方法。

2 中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品的檢驗結(jié)果與誤差分析

對中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品進行檢驗和誤差分析發(fā)現(xiàn)：①無論是日最高溫度，還是日最低溫度，暖季預(yù)報誤差小，可訂正的空間?。焕浼绢A(yù)報誤差大，尤其以11月和1月誤差最大，其次是12月和2月，這些月份可訂正的空間大。②中央指導(dǎo)預(yù)報在溫度連續(xù)穩(wěn)定變化時的預(yù)報效果較好，在出現(xiàn)轉(zhuǎn)折性溫度變化時預(yù)報誤差大，11月份冷空氣活動多，溫度波動多、起伏大，因此，11月日最高溫度和日最低溫度的預(yù)報誤差都最大。6—8月溫度變化幅度小，日最高溫度和日最低溫度的預(yù)報誤差都小。③中央指導(dǎo)預(yù)報在溫度連續(xù)穩(wěn)定變化的時段，誤差具有持續(xù)偏大或偏小的特點。④日最高溫度和日最低溫度預(yù)報都存在系統(tǒng)性誤差，比如河曲的日最高溫度預(yù)報總是偏高，臨汾、運城等地最高溫度預(yù)報總是偏低，大同、小店、左權(quán)、安澤等站的日最低溫度預(yù)報總是偏高。

3 訂正方法

針對上述中央指導(dǎo)預(yù)報在溫度連續(xù)穩(wěn)定變化時預(yù)報效果較好，在出現(xiàn)轉(zhuǎn)折性溫度變化時預(yù)報誤差大的特點，著重對溫度出現(xiàn)轉(zhuǎn)折性變化的時段進行訂正。訂正方法參考了預(yù)報員日常業(yè)務(wù)中溫度訂正的主觀經(jīng)驗。在實際業(yè)務(wù)工作中，ECMWF 850 hPa溫度一直是地面溫度的重要預(yù)報因子。預(yù)報員在日常天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中發(fā)現(xiàn)，ECMWF 850 hPa溫度變化與地面極端溫度的變化具有很強的相關(guān)性，對地面極端溫度的預(yù)報具有很強的指示性。當(dāng)預(yù)報員主觀訂正溫度時，一般是以實況資料為基礎(chǔ)，以ECMWF 850 hpa溫度預(yù)報場的升降幅度為依據(jù)進行訂正。

但是，歐洲中心中期預(yù)報模式（ECMWF）對形勢預(yù)報和溫度演變趨勢的判斷較為準(zhǔn)確只是預(yù)報員定性的認識，ECMWF 850 hPa的溫度預(yù)報對地面日極端溫度預(yù)報的指示效果究竟如何，尚未進行過系統(tǒng)性定量化的檢驗。

圖1 2015-11，20點站點實況溫度與對應(yīng)點歐洲中心850 hPa溫度預(yù)報對比圖

因此，本文對2015-11歐洲中心850 hPa的24 h溫度預(yù)報做了檢驗，將ECMWF 850 hPa在山西的格點預(yù)報與就近對應(yīng)的站點觀測實況做了對比分析，發(fā)現(xiàn)ECMWF 850 hPa溫度與實況溫度變化的步調(diào)一致，對站點溫度預(yù)報具有較強的指導(dǎo)性。圖1給出了2015-11歐洲中心850 hPa溫度與觀測實況的對比檢驗圖。

由上述對比結(jié)果可見，ECMWF 850 hPa溫度與站點實況溫度變化的步調(diào)一致。因此，利用ECMWF數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品和實況歷史資料，建立了ECMWF 850 hPa格點24 h變溫幅度與臨近站點日極端溫度24 h變化幅度的線性統(tǒng)計預(yù)報方程。在實時預(yù)報中，將實時ECMWF 850 hPa格點24 h變溫代入預(yù)報方程中，求出站點日極端溫度的24 h變化幅度，再加上前一日日極端溫度實況，得到下一日日極端溫度預(yù)報。我們將該預(yù)報方法稱為經(jīng)驗預(yù)報方法。

將根據(jù)經(jīng)驗預(yù)報方法做的站點日極端溫度預(yù)報結(jié)果與中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品對比檢驗之后發(fā)現(xiàn)，在溫度變化相對平穩(wěn)的時段，該方法預(yù)報效果不如中央指導(dǎo)預(yù)報，但是，在溫度發(fā)生轉(zhuǎn)折性變化時，該方法預(yù)報效果優(yōu)于中央指導(dǎo)預(yù)報。

因此，在訂正預(yù)報時，結(jié)合2種方法的優(yōu)點，先用ECMWF 850 hPa24 h變溫幅度判斷溫度是否發(fā)生轉(zhuǎn)折性變化，當(dāng)850 hPa變溫絕對值≥5℃時，認為發(fā)生了轉(zhuǎn)折性變化。在溫度發(fā)生轉(zhuǎn)折性變化時，采用經(jīng)驗預(yù)報方法。在溫度變化相對平穩(wěn)的時段，采用中央指導(dǎo)預(yù)報結(jié)果，但對中央指導(dǎo)預(yù)報做了動態(tài)誤差訂正，利用前2日的誤差修正當(dāng)日預(yù)報結(jié)果。同時，對于預(yù)報誤差總是很大的站點，要根據(jù)其誤差規(guī)律進行客觀訂正，最后生成精細化報文格式的省級訂正產(chǎn)品。用上述訂正方法回算了日極端溫度，并與中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品做了對比檢驗。結(jié)果表明，該方法能有效訂正中央指導(dǎo)預(yù)報。

4 結(jié)論

對中央臺日極端溫度指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品進行檢驗和誤差分析發(fā)現(xiàn)，無論是日最高溫度，還是日最低溫度，暖季預(yù)報誤差小，可訂正的空間小。冷季預(yù)報誤差大，可訂正的空間大；在溫度連續(xù)穩(wěn)定變化時，預(yù)報效果較好；在出現(xiàn)轉(zhuǎn)折性溫度變化時，預(yù)報誤差大。

將ECMWF 850 hPa在山西的格點預(yù)報與就近的站點觀測實況做了對比分析，發(fā)現(xiàn)ECMWF 850 hPa溫度與實況溫度變化的步調(diào)一致，對站點溫度預(yù)報具有較強的指導(dǎo)性。

將ECMWF 850 hPa溫度作為預(yù)報因子，建立了站點日極端溫度預(yù)報方程，對中央指導(dǎo)預(yù)報效果差的月份和有轉(zhuǎn)折性天氣的時段做了客觀訂正。將訂正后的預(yù)報產(chǎn)品與中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品做了對比檢驗之后，發(fā)現(xiàn)訂正產(chǎn)品能有效改善中央指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品的誤差。

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.20.140

2095－6835（2017）20－0140－03

＊［資助項目］山西省氣象局重點項目“基于多模式產(chǎn)品檢驗與釋用的精細化氣象要素客觀預(yù)報研究”（SXKZDYB20120901）

〔編輯：白潔〕