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        EC細(xì)網(wǎng)格對(duì)黑龍江省日極端氣溫預(yù)報(bào)的誤差分析

        2018-01-29 07:00:25冰,齊鐸,趙玲,陳
        黑龍江氣象 2017年4期
        關(guān)鍵詞:雙鴨山實(shí)況站點(diǎn)

        韓 冰,齊 鐸,趙 玲,陳 喬

        (1.黑龍江省氣象臺(tái),黑龍江 哈爾濱 150030;2.牡丹江市氣象局,黑龍江 牡丹江 157000)

        1 引言

        溫度是天氣預(yù)報(bào)基本要素之一,公眾對(duì)于溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和精細(xì)化程度要求也越來(lái)越高。由于黑龍江省地處中國(guó)東北部,面積廣闊,南北地區(qū)溫度差異大,溫度的季節(jié)變化明顯,受日輻射、天空狀況、風(fēng)力風(fēng)速以及地形等因素的影響較多,一直以來(lái)溫度的預(yù)報(bào)是精細(xì)化預(yù)報(bào)的難點(diǎn)之一,因此做好溫度的精細(xì)化預(yù)報(bào)對(duì)提高預(yù)報(bào)員的精細(xì)化預(yù)報(bào)能力以及公眾氣象服務(wù)都有重要意義。

        圖1 50953站2013年08時(shí)(a)最高氣溫、(b)最低氣溫和20時(shí)(c)最高氣溫、(d)最低氣溫誤差值分布曲線

        國(guó)家氣象中心自2010年開(kāi)始下發(fā)EC細(xì)網(wǎng)格模式資料,明顯的提高了預(yù)報(bào)的精細(xì)化程度,為了更好地將此項(xiàng)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品與實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)相結(jié)合,本文通過(guò)將EC細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)模式的氣溫預(yù)報(bào)與實(shí)況進(jìn)行逐站逐日的對(duì)比檢驗(yàn)分析,并且按照季節(jié)、地形等影響因素分類(lèi),在每一類(lèi)情況下將數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的溫度預(yù)報(bào)與實(shí)況溫度進(jìn)行擬合分析,計(jì)算出EC細(xì)網(wǎng)格模式溫度預(yù)報(bào)對(duì)黑龍江省氣溫預(yù)報(bào)是否具有穩(wěn)定偏差或者某種非線性關(guān)系,進(jìn)而研究對(duì)于EC細(xì)網(wǎng)格模式溫度預(yù)報(bào)的訂正可行性。

        2 插值方法簡(jiǎn)述

        由于數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品準(zhǔn)確率最高的時(shí)效為預(yù)報(bào)零場(chǎng),選取EC細(xì)網(wǎng)格模式溫度產(chǎn)品的零場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙線性插值,計(jì)算實(shí)況溫度數(shù)據(jù)與其的差值并進(jìn)行分析。雖然預(yù)報(bào)零場(chǎng)僅為08時(shí)和20時(shí)兩個(gè)時(shí)次,與日極端氣溫出現(xiàn)的時(shí)次相距時(shí)間較長(zhǎng),但考慮到預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率,相比其他預(yù)報(bào)時(shí)效零場(chǎng)數(shù)據(jù)更為精確,如果預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高的零場(chǎng)數(shù)據(jù)與實(shí)況日極端氣溫值直接存在穩(wěn)定性誤差,將對(duì)溫度預(yù)報(bào)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性的提高均有很大幫助。將EC細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)的格點(diǎn)數(shù)據(jù)插值到站點(diǎn)后,與黑龍江省83個(gè)地面基本站所觀測(cè)的氣溫實(shí)況進(jìn)行逐日的對(duì)比分析,得出4類(lèi)誤差數(shù)據(jù), 分別為:Tmax08、Tmax20 和 Tmin08、Tmin20。

        3 誤差特征分析

        3.1 起報(bào)時(shí)間的誤差特征分析

        從08時(shí)和20時(shí)兩個(gè)起報(bào)時(shí)間的誤差結(jié)果對(duì)比檢驗(yàn)可以看出,不同時(shí)次的檢驗(yàn)結(jié)果相差較大,但都表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征。

        從圖1可見(jiàn),最高氣溫誤差基本都大于0,而最低氣溫誤差有正有負(fù)。說(shuō)明08時(shí)的零場(chǎng)2 m氣溫始終低于日最高氣溫,20時(shí)的零場(chǎng)2 m氣溫偶爾高于日最高氣溫,而最低氣溫較08時(shí)和20時(shí)的零場(chǎng)2 m氣溫值在5-11月份均低。

        3.2 固定站點(diǎn)的誤差特征

        取地形相近的齊齊哈爾、大慶、綏化站進(jìn)行比較,可以看出三站間差異較小,08時(shí)和20時(shí)起報(bào)時(shí)間的變化特征均表現(xiàn)一致,說(shuō)明在同一地形的條件下,誤差變化存在一定的相似性。

        根據(jù)地形條件特點(diǎn)及誤差變化規(guī)律對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行歸類(lèi),打破傳統(tǒng)的行政區(qū)域劃分,并選取相似地形中的代表站對(duì)全省范圍站點(diǎn)的誤差變化進(jìn)行分析,代表站點(diǎn)選取結(jié)果為:(1)拜泉(嫩江、五大連池、北安、富裕、依安、拜泉、克山、克東、訥河、海倫、綏棱、望奎、青岡、安達(dá)、綏化);(2)雙鴨山(樺南、樺川、雙鴨山、友誼、饒河、寶清、集賢、雞西、雞東、密山、七臺(tái)河、勃利、依蘭);(3)肇東(肇東、肇州、蘭西、慶安、明水、肇源);(4)牡丹江(木蘭、方正、延壽、通河、牡丹江、海林、寧安、東寧);(5)哈爾濱(哈爾濱、雙城、呼蘭、巴彥、賓縣、五常、尚志);(6)、齊齊哈爾(龍江、甘南、齊齊哈爾、泰來(lái)、杜蒙、林甸、大慶);(7)新林(漠河、北極村、塔河、呼中、新林、呼瑪);(8)佳木斯(佳木斯、湯原、同江、綏濱、富錦);(9)伊春(伊春、五營(yíng)、鐵力、鶴崗、蘿北);(10)綏芬河(林口、穆棱、綏芬河);(11)黑河(黑河、孫吳、遜克);(12)嘉蔭(嘉蔭、烏伊嶺)(13)虎林;(14)大興安嶺;(15)撫遠(yuǎn)。

        4 誤差訂正分析

        對(duì)拜泉、雙鴨山站誤差進(jìn)行正態(tài)曲線分析,發(fā)現(xiàn)誤差符合正態(tài)分布,清晰的展示了誤差集中分布在某一區(qū)間內(nèi),說(shuō)明誤差具備可訂正性(圖2)。選擇誤差范圍最為集中的7月份,對(duì)雙鴨山站的誤差進(jìn)行了簡(jiǎn)單的平均值訂正,訂正結(jié)果多數(shù)都能夠滿足絕對(duì)值小于 2(圖 3)。

        圖2 (a)拜泉、(b)雙鴨山站誤差值正態(tài)分布曲線

        圖3 雙鴨山站7月份誤差平均值訂正結(jié)果

        降水對(duì)于日極端氣溫的變化影響尤為重要,選擇誤差范圍最為集中的7月份,以降水情況進(jìn)行誤差分析,結(jié)果表明大量級(jí)降水對(duì)應(yīng)的誤差并不都是小的,沒(méi)有明顯的特征表現(xiàn)。這是由于降水性質(zhì)、降水時(shí)間導(dǎo)致的,尤其是短時(shí)對(duì)流性降水對(duì)溫度的影響更為復(fù)雜,因此考慮降水天氣對(duì)誤差進(jìn)行分析難度較大,不易完成。

        5 結(jié)論

        本文利用2013年、2014年(1-10月)的EC細(xì)網(wǎng)格2 m氣溫資料黑龍江省83個(gè)站點(diǎn)的日極端氣溫進(jìn)行訂正研究,結(jié)果表明:

        (1)EC細(xì)網(wǎng)格模式2 m溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品本身對(duì)于最高氣溫的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較最低氣溫高;

        (2)EC細(xì)網(wǎng)格模式不同起報(bào)時(shí)間的預(yù)報(bào)誤差之間沒(méi)有顯著的差異;

        (3)EC細(xì)網(wǎng)格模式對(duì)于日極端氣溫的預(yù)報(bào)誤差具有可訂正性。

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