黃春華 彭俊龍 黃瀅

摘 要：利用歐洲中心細(xì)網(wǎng)格2米溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品和防城港市自動(dòng)站氣溫資料進(jìn)行分析。結(jié)果表明：24小時(shí)全年低溫準(zhǔn)確率79.6%，低溫預(yù)報(bào)參考作用較大；低溫預(yù)報(bào)在夏季準(zhǔn)確率較高，高溫預(yù)報(bào)在冬季準(zhǔn)確率較高，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與預(yù)報(bào)時(shí)效成反比；高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高的地區(qū)位于防城港市東南部、沿海和市東北部一帶，整體準(zhǔn)確率不高；夏秋季節(jié)，高溫預(yù)報(bào)比實(shí)際數(shù)值小的情況占大多數(shù)，低溫預(yù)報(bào)比實(shí)際數(shù)值大的情況占大多數(shù)；地形高度影響低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

關(guān)鍵詞：溫度；預(yù)報(bào)檢驗(yàn)；準(zhǔn)確率

中圖分類號(hào)：P457.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）28-0073-03

Abstract： The temperature data of Fangchenggang City Automatic Station and the ECMWF two-meter temperature forecast products are analyzed. The results show that the accuracy of 24-hour low temperature forecast is 79.6% in the whole year， the reference role of low-temperature forecast is larger， the accuracy of low-temperature forecast is higher in summer， the accuracy of high temperature forecast is higher in winter， and the accuracy of low-temperature forecast is inversely proportional to that of forecast time-effect. The high temperature forecast accuracy area is located in the southeast of Fangchenggang City， the coastal area and the northeast area of Fangchenggang City， and the overall accuracy rate is not high. In summer and autumn season， the high temperature forecast value is smaller than the actual value account for the majority. The low temperature prediction is larger than the actual value of the majority of cases； terrain height affects the accuracy of low temperature prediction.

Keywords： temperature； forecast test； accuracy

1 概述

隨著氣象科技的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)和人民群眾對(duì)氣象服務(wù)的需求在不斷地增加，氣象部門在天氣預(yù)報(bào)中面臨著新的挑戰(zhàn)——精細(xì)化預(yù)報(bào)[1]。精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)也是全球預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展的總體趨勢(shì)，中國(guó)氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略把精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)列為了改革的重點(diǎn)發(fā)展方向之一[2]。隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式日趨完善，預(yù)報(bào)精度也不斷提高，這給精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)提供了重要的科技支撐，但是，預(yù)報(bào)值與實(shí)際值之間始終存在誤差。為了掌握數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的預(yù)報(bào)性能，更好地對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)進(jìn)行解釋應(yīng)用，就需要對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，為定量預(yù)報(bào)提供訂正的依據(jù)。為此，不少氣象科技人員對(duì)不同預(yù)報(bào)模式的產(chǎn)品進(jìn)行了檢驗(yàn)。陳海鳳等[3]對(duì)EC細(xì)網(wǎng)格溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品在升溫、降溫、平緩天氣3種不同天氣背景下的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)分析，指出當(dāng)貴陽(yáng)地區(qū)出現(xiàn)升溫時(shí)，預(yù)報(bào)質(zhì)量較好，當(dāng)出現(xiàn)降溫時(shí)，預(yù)報(bào)效果較差。祁麗燕等[4]指出不同季節(jié)高溫和低溫預(yù)報(bào)差異明顯，不同地理區(qū)域預(yù)報(bào)性能差別較大，不同天氣形勢(shì)下的溫度預(yù)報(bào)性能亦不同。

本文通過對(duì)防城港市區(qū)域內(nèi)EC細(xì)網(wǎng)格2米溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品與實(shí)況資料的對(duì)比分析，檢驗(yàn)EC細(xì)網(wǎng)格2米溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品的預(yù)報(bào)質(zhì)量，了解模式對(duì)本地的預(yù)報(bào)性能，為防城港市的溫度預(yù)報(bào)提供參考的依據(jù)。

2 資料及方法

2.1 資料來(lái)源

資料使用2015年6月-2016年5月，20時(shí)（北京時(shí)）起報(bào)的EC模式的細(xì)網(wǎng)格地面2米溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品和防城港市區(qū)域自動(dòng)站20-20時(shí)的最低氣溫和最高氣溫實(shí)況。

2.2 研究方法

2.2.1 EC細(xì)網(wǎng)格2米溫度預(yù)報(bào)資料的提取

EC細(xì)網(wǎng)格2米溫度提供的資料時(shí)次是0-72h為3h間隔，本文所取的最高、最低溫度為預(yù)報(bào)時(shí)次范圍內(nèi)各格點(diǎn)的最大值和最小值。即24h預(yù)報(bào)的最高、最低溫度從03、06、09、12、15、18、21、24時(shí)次中挑出，48h預(yù)報(bào)的最高、最低溫度從27、30、33、36、39、42、45、48時(shí)次中挑出，72h預(yù)報(bào)的最高、最低溫度從51、54、57、60、66、72時(shí)次中挑出。根據(jù)防城港市范圍內(nèi)格點(diǎn)上的溫度值，通過vb編程，用反距離加權(quán)法[5]插值出防城港市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)站點(diǎn)的溫度預(yù)報(bào)值。利用該插值方法進(jìn)行氣象要素的插值，可解決區(qū)域內(nèi)氣象臺(tái)站稀少且分布不均的問題，有效地提高氣象要素空間分辨率。其優(yōu)點(diǎn)是站點(diǎn)有可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)值和觀測(cè)值可以進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2.2 溫度檢驗(yàn)使用的方法

3 檢驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率月分布特征

分析圖1，24小時(shí)，6-10月高溫預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率基本都在40%以下，從11月到次年3月準(zhǔn)確率相對(duì)較高，其中最高是1月份和3月份，都達(dá)到60%；從5月份開始又降到30%左右.而24小時(shí)最低溫度預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率與最高溫度準(zhǔn)確率基本呈相反的趨勢(shì)，6-9月份最低溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率都在80%左右，其中9月份最高，達(dá)到了86%，10月突降到74%，11月份又回升。10月到次年1月份，溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率呈波動(dòng)形勢(shì)。2月份降至最低，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率只有67%，3月后又開始逐步上升，至5月份可達(dá)到87.8%，可見，在夏季24小時(shí)低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較，24小時(shí)高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低。冬季則相反，高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，低溫則偏低。且低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率總體比高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率要高，全年平均最低溫度準(zhǔn)確率79.6%，而最高溫度準(zhǔn)確率只有40.6%，可見ECMWF的細(xì)網(wǎng)絡(luò)資料的最低溫度預(yù)報(bào)在全年的參考作用非常大。特別是在6-9月份，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較平穩(wěn)。而秋季10月份后，受北方冷空氣南下影響，冷暖空氣交替活動(dòng)頻繁，升溫和降溫的速度和幅度都比較大，且氣溫變化劇烈，低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率呈現(xiàn)起伏較大的波動(dòng)。

48、72小時(shí)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的波動(dòng)趨勢(shì)和24小時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率波動(dòng)趨勢(shì)一致。其中72小時(shí)波動(dòng)起伏比24、48小時(shí)更明顯一些。

3.2 預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率季節(jié)分布特征

根據(jù)季節(jié)來(lái)分析（圖2）， 24-72小時(shí)低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率趨勢(shì)基本相同，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的季節(jié)變化明顯，夏季（6-8月份）和秋季（9-11月）的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相對(duì)較高，冬季（12月-次年2月）預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最低，春季（3-5月）預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率回升。0～24h日最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在夏、秋季節(jié)較高，冬、春季節(jié)較低。

24-72小時(shí)低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，夏季達(dá)到80%左右，秋季達(dá)到82%，冬季下降明顯，春季又有所回升。無(wú)論是春夏秋冬，24-72小時(shí)低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率都是逐漸下降的，即預(yù)報(bào)時(shí)效越長(zhǎng)，準(zhǔn)確率越低，24小時(shí)的低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。

從圖3看出，24-72小時(shí)高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，夏季達(dá)到28%左右，秋季達(dá)到31-34%，冬季明顯上升到50%以上，春季又有所下降。無(wú)論是春夏秋冬，24-72小時(shí)高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率基本呈現(xiàn)下降趨勢(shì)， 24小時(shí)的高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。對(duì)比圖4和圖5分析，同時(shí)效內(nèi)的最低氣溫的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高于最高氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

3.3 預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率空間分布

通過Arcgis軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IDW插值并繪圖得出高低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的空間分布圖。分析圖4，各區(qū)域自動(dòng)站點(diǎn)24小時(shí)高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均較低，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高的地區(qū)主要是位于防城港市東南部、沿海和市東北部一帶，但是準(zhǔn)確率也不高，較高僅為為50%-68%。而在市中部十萬(wàn)大山兩側(cè)的高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低，僅有11%-31%。

分析圖5，低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率普遍較高，可達(dá)85%以上，低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低的地區(qū)主要是一些高山站和十萬(wàn)大山山區(qū)中部，以及沿海的個(gè)別站點(diǎn)。

48小時(shí)和72小時(shí)的低溫預(yù)報(bào)、高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的空間分布圖和24小時(shí)的基本相似。

3.4 正負(fù)誤差比例分析

6-11月份高溫預(yù)報(bào)的負(fù)誤差比例較高，即夏秋季高溫預(yù)報(bào)比實(shí)際數(shù)值小的情況占大多數(shù)，說明最高氣溫報(bào)低的時(shí)候居多。12月-次年3月，正負(fù)誤差比例逐漸接近，到4月份后，負(fù)誤差比例又上升。最高氣溫總體上是報(bào)低的時(shí)候居多。48-72小時(shí)的高溫預(yù)報(bào)誤差比例基本和24小時(shí)高溫預(yù)報(bào)誤差比例趨勢(shì)相同。

24小時(shí)低溫預(yù)報(bào)，6-11月份低溫預(yù)報(bào)的正誤差比例較高，即夏秋季低溫預(yù)報(bào)比實(shí)際數(shù)值大的情況占大多數(shù)，說明最低氣溫預(yù)報(bào)報(bào)高的時(shí)候居多。12月-次年3月，正負(fù)誤差比例相當(dāng)，到4月份后，正誤差比例又上升。48-72小時(shí)的低溫預(yù)報(bào)誤差比例基本和24小時(shí)低溫預(yù)報(bào)誤差比例趨勢(shì)相同。

3.5 地形對(duì)氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的影響

防城港市地處廣西南部，南臨北部灣，十萬(wàn)大山山脈橫穿境內(nèi)，山脈南北兩側(cè)氣溫差異大。為了分析防城港市復(fù)雜地形對(duì)細(xì)網(wǎng)格溫度預(yù)報(bào)質(zhì)量的影響，分別計(jì)算了高溫、低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與海拔高度的相關(guān)系數(shù)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，24-72小時(shí)低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與海拔高度的相關(guān)系數(shù)分別是-0.590、-0.546、-0.603，在顯著性水平為t=0.01下線性關(guān)系顯著。而24-72小時(shí)高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與海拔高度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.146，-0.122，-0.105，但是均沒有通過顯著性水平為t=0.01的檢驗(yàn)。可見，地形高度對(duì)低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率影響較大。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文利用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）細(xì)網(wǎng)格2015年6月-2016年5月的2 米溫度預(yù)報(bào)對(duì)防城港市內(nèi)區(qū)域自動(dòng)站的不同時(shí)效內(nèi)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明：

（1）全年平均最低溫度準(zhǔn)確率79.6%，而最高溫度準(zhǔn)確率只有40.6%，最低溫度預(yù)報(bào)參考作用較大，特別是在6-9月份，低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較平穩(wěn)。

（2）低溫預(yù)報(bào)在夏季準(zhǔn)確率較高，而高溫預(yù)報(bào)在冬季準(zhǔn)確率較高。無(wú)論是高溫預(yù)報(bào)還是低溫預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與預(yù)報(bào)時(shí)效成反比，24-72小時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率都是逐漸下降的，其中24小時(shí)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高。

（3）從空間分布看，高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高的地區(qū)主要位于防城港市東南部、沿海和市東北部一帶，但整體準(zhǔn)確率不高，最高不超過70%。而低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率整體較高，大部分準(zhǔn)確率可達(dá)75%以上，低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低的地區(qū)主要是一些高山站和十萬(wàn)大山山區(qū)中部，以及沿海的個(gè)別站點(diǎn)。

（4）夏秋季節(jié)，高溫預(yù)報(bào)比實(shí)際數(shù)值小的情況占大多數(shù)，即最高氣溫報(bào)低的時(shí)候居多，低溫預(yù)報(bào)比實(shí)際數(shù)值大的情況占大多數(shù)，即最低氣溫報(bào)高的時(shí)候居多。

（5）地形高度影響低溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，二者之間的相關(guān)系數(shù)通過了顯著性檢驗(yàn)。

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