李天江,楊曉玲,張占文,李巖瑛,,聶鑫
(1.武威國家氣候觀象臺(tái),甘肅 武威 733099;2.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所,甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730020)
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能終端的普及,社會(huì)公眾對(duì)精細(xì)化、個(gè)性化的氣象服務(wù)產(chǎn)品需求更加強(qiáng)烈。過去以市(縣)或鄉(xiāng)(鎮(zhèn))為區(qū)域的氣象預(yù)報(bào),已不能滿足社會(huì)公眾日常生活的需要和專業(yè)用戶的需求。智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)帶來了從站點(diǎn)到格點(diǎn)的全新變革,高分辨率網(wǎng)格預(yù)報(bào)是當(dāng)前及未來天氣預(yù)報(bào)發(fā)展的主導(dǎo)方向。時(shí)空無縫隙格點(diǎn)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的提升,不僅依賴高分辨率數(shù)值模式預(yù)報(bào)能力,更取決于對(duì)模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品的客觀訂正技術(shù)(任宏利和丑紀(jì)范,2007;潘留杰等,2017;武玉龍等,2017;李濤等,2022;陳笑晨等,2022)。
模式系統(tǒng)性誤差是制約預(yù)報(bào)產(chǎn)品應(yīng)用的瓶頸,目前,國內(nèi)外針對(duì)溫度要素開展了大量的誤差訂正技術(shù)研究,模式溫度預(yù)報(bào)系統(tǒng)誤差的客觀訂正方法主要包括模式輸出統(tǒng)計(jì)(Model Output Statistics,MOS)方法、三維空間插值方法、卡爾曼濾波、偏差訂正等。MOS方法基于歷史預(yù)報(bào)與實(shí)況觀測通過數(shù)學(xué)建模獲得系統(tǒng)性誤差方程(羅菊英等,2014;吳啟樹等,2016),以此訂正預(yù)報(bào)產(chǎn)品;三維空間插值方法實(shí)現(xiàn)模式預(yù)報(bào)與實(shí)況觀測在三維空間上保持一致性,同時(shí)利用歷史平均預(yù)報(bào)誤差作為參考誤差,剔除模式系統(tǒng)性誤差(趙濱和張博,2018);卡爾曼濾波對(duì)模式溫度預(yù)報(bào)訂正有效,若將歷史平均誤差、初值場誤差及卡爾曼濾波反演誤差作為預(yù)報(bào)因子,訂正效果更優(yōu)(王敏等,2012);模式溫度預(yù)報(bào)的系統(tǒng)誤差訂正方法有平均法、雙權(quán)重平均法、滑動(dòng)訓(xùn)練平均法等(王婧等,2015;王丹等,2016),其中雙權(quán)重法優(yōu)于平均法,滑動(dòng)訓(xùn)練優(yōu)于無滑動(dòng),且滑動(dòng)訓(xùn)練訂正方法程序思路簡單,可以簡化長時(shí)間序列的數(shù)據(jù)處理過程(Stensrud and Yussouf, 2005;Yussouf and Stensrud, 2007; Zhu, et al, 2014),以上方法均為模式溫度預(yù)報(bào)的客觀訂正提供了技術(shù)積累。
河西走廊東部地面觀測站點(diǎn)分布不均,難以準(zhǔn)確描述復(fù)雜地形地貌下不同區(qū)域的氣象要素差異,也難以滿足高精度、網(wǎng)格化的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)需求,且高原邊坡地帶的地形數(shù)據(jù)同化一直是數(shù)值預(yù)報(bào)模式的短板,造成模式輸出產(chǎn)品與實(shí)況誤差較大(劉新偉等,2020;沈潔和朱寶文,2020;溫曉培等,2022),不能滿足社會(huì)公眾和決策服務(wù)的需求,亟需尋求本地化的客觀訂正方法?;诖?,本文選取卡爾曼濾波和滑動(dòng)訓(xùn)練訂正兩種方法對(duì)中央臺(tái)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品在河西走廊東部區(qū)域格點(diǎn)的最高、最低溫度進(jìn)行訂正,并檢驗(yàn)和評(píng)估兩種方法的訂正效果,動(dòng)態(tài)選取最優(yōu)訂正方法作為智能網(wǎng)格最高、最低溫度的訂正模型,進(jìn)一步提升河西走廊東部網(wǎng)格溫度時(shí)間精準(zhǔn)度,提高溫度預(yù)報(bào)空間分辨率和準(zhǔn)確率,以期為現(xiàn)行預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)提供一定技術(shù)支撐,進(jìn)而提升氣象部門對(duì)重大社會(huì)活動(dòng)、突發(fā)應(yīng)急事件的氣象服務(wù)保障能力。
河西走廊東部(101.0°E—104.5°E,36.0°N—40.0°N)地處青藏高原北坡,海拔高度為1 300~4 872 m(圖1),南靠祁連山脈,北鄰騰格里和巴丹吉林兩大沙漠,東接黃土高坡西緣,地形地貌復(fù)雜多樣,地勢(shì)南高北低,落差大,境內(nèi)有高山、山地、丘陵、綠洲、荒漠等。受河西走廊狹管效應(yīng)和高原邊坡地形的共同影響,河西走廊東部天氣氣候復(fù)雜多變,年均氣溫為0.1~8.4 ℃,平均年降水量為110~410 mm,平均年蒸發(fā)量為1 500~2 700 mm,蒸發(fā)量是降水量的3.70~24.5倍,屬大陸性溫帶干旱、半干旱氣候區(qū)。
圖1 河西走廊東部海拔高度空間分布(單位:m)Fig.1 Spatial distribution of height above sea level in the eastern Hexi Corridor (Unit: m)
最高、最低氣溫實(shí)況數(shù)據(jù)來源于中國氣象局陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)(Chinese Land Data Assimilation System Version 2.0,CLDAS-V2.0)日網(wǎng)格產(chǎn)品數(shù)據(jù)集,空間分辨率為0.05°×0.05°,該數(shù)據(jù)集利用多種來源的地面、衛(wèi)星等觀測資料(韓帥等,2018;師春香等,2019;劉軍建等,2020),采用時(shí)空多尺度數(shù)據(jù)分析同化系統(tǒng)(The Space and Time Mesoscale Analysis System,STMAS)、最優(yōu)插值(Optimal Interpolation,OI)、概率密度函數(shù)匹配(Cumulative Distribution Function,CDF)、物理反演、地形校正等技術(shù)研制而成。最高、最低氣溫預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)來源于中央臺(tái)下發(fā)的逐日20:00(北京時(shí),下同)指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品的甘肅省切片數(shù)據(jù),截取河西走廊東部(101.0°E—104.5°E,36.0°N—40.0°N)網(wǎng)格距為0.05°×0.05°的56×60網(wǎng)格點(diǎn)24 h最高、最低氣溫。以上資料起止時(shí)間均為2019年6月1日至2021年5月31日。
2.2.1 卡爾曼濾波方法
卡爾曼濾波方法通過利用前一時(shí)刻預(yù)報(bào)誤差反饋到原來的預(yù)報(bào)方程,及時(shí)修正預(yù)報(bào)方程系數(shù),以此提高下一時(shí)刻的預(yù)報(bào)精度(馬旭林等,2015;王秀娟等,2019)。本文選用一階自適應(yīng)卡爾曼濾波方法,對(duì)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)格點(diǎn)動(dòng)態(tài)建立訂正方程,以一個(gè)格點(diǎn)為例,預(yù)報(bào)誤差計(jì)算公式(譚桂容等,2017)如下:
式中:Yi,j(t)是格點(diǎn)預(yù)報(bào)誤差;i、j分別是格點(diǎn)的行號(hào)和列號(hào);Fi,j(t)、Bi,j(t)分別是格點(diǎn)實(shí)況值、中央臺(tái)客觀指導(dǎo)產(chǎn)品格點(diǎn)預(yù)報(bào)值。模式預(yù)報(bào)誤差的估計(jì)值計(jì)算公式(譚桂容等,2017)如下:
式中:Wi,j(t)是誤差估計(jì)值,通過前后2個(gè)時(shí)次加權(quán)平均得到;q為權(quán)重系數(shù)。為選取最優(yōu)q值,設(shè)Q={0.0,0.1,0.2,…,0.9,1.0},q∈Q,給定不同的q值,進(jìn)行11次試驗(yàn),對(duì)比訂正效果,最終確定q取值為0.5。訂正公式(譚桂容等,2017)如下:
式中:fi,j(t)是訂正結(jié)果,由前面時(shí)刻Wi,j(t)不斷更新。
當(dāng)q=0.5時(shí),由公式(2)可知,如果序列過長,時(shí)間間隔較遠(yuǎn)的預(yù)報(bào)誤差對(duì)訂正結(jié)果的影響很小,可以忽略不計(jì)。因此,本文選取樣本數(shù)為7 d的數(shù)據(jù)量。
2.2.2 滑動(dòng)訓(xùn)練訂正
滑動(dòng)訓(xùn)練訂正通過對(duì)區(qū)域內(nèi)56×60個(gè)網(wǎng)格點(diǎn),每天前1~nd的預(yù)報(bào)和實(shí)況動(dòng)態(tài)進(jìn)行一元線性回歸,建立回歸方程,將該格點(diǎn)當(dāng)天的預(yù)報(bào)代入方程計(jì)算訂正結(jié)果(劉連福,2008;王丹等,2019;魏芳芳等,2021)?;瑒?dòng)訓(xùn)練訂正期n取值過小,會(huì)增大偶然性,導(dǎo)致訂正穩(wěn)定性差;n取值過大則會(huì)造成誤差平均而導(dǎo)致訂正效果不佳。為確定最佳滑動(dòng)訂正期n,設(shè)D={5,10,15,30,40,60},n∈D,給定不同訂正期n值,用前1~nd的數(shù)據(jù)建立回歸方程,進(jìn)行多次試驗(yàn),對(duì)比訂正效果,綜合考慮穩(wěn)定性和訂正能力后,確定訂正期n=15。
2.2.3 檢驗(yàn)方法
利用定量平均絕對(duì)誤差、預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和技巧評(píng)分等評(píng)估方法,對(duì)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品中的溫度格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行效果評(píng)估。具體公式(戴翼等,2019;王丹等,2021;趙桂潔等,2021;丁真貢嘎等,2022)如下:
式中:TMAE、T分別是平均絕對(duì)誤差、預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率;N是預(yù)報(bào)的總格點(diǎn)(次)數(shù);Fi是第i格點(diǎn)(次)的預(yù)報(bào)值;Oi是第i格點(diǎn)(次)的觀測值;Nr是|Fi-Oi|≤2 ℃的預(yù)報(bào)格點(diǎn)(次)數(shù)。平均絕對(duì)誤差越小,預(yù)報(bào)效果越好,預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率越大,預(yù)報(bào)效果越好。
預(yù)報(bào)技巧評(píng)分是根據(jù)所有預(yù)報(bào)絕對(duì)誤差的總和計(jì)算的,具體公式(董春卿等,2021)如下:
式中:SST為技巧評(píng)分;TMAEN(℃)是訂正前日最高(低)氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差;TMAEF(℃)是訂正后日最高(低)氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差。TMAEN-TMAEF>0 ℃表示訂正技巧為正技巧,TMAEN-TMAEF<0 ℃則為負(fù)技巧。
對(duì)2020年6月1日至2021年5月31日中央臺(tái)逐日20:00下發(fā)的河西走廊東部智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品的56×60網(wǎng)格點(diǎn)24 h最高(最低)氣溫進(jìn)行訂正、檢驗(yàn)和評(píng)估。為了簡便,用a、a1、a2分別代表中央臺(tái)智能網(wǎng)格溫度預(yù)報(bào)產(chǎn)品、卡爾曼濾波法訂正溫度產(chǎn)品、滑動(dòng)訓(xùn)練訂正溫度產(chǎn)品。
表1為河西走廊東部不同季節(jié)最高、最低氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的平均絕對(duì)誤差??梢钥闯觯琣的四季最高氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差略小于2.00 ℃,最低氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差均大于2.00 ℃,冬季為3.16 ℃,說明a對(duì)低溫的預(yù)報(bào)性能較差。四季中,a1和a2對(duì)最高、最低氣溫訂正預(yù)報(bào)的平均絕對(duì)誤差均小于a,且均小于2.00 ℃,訂正效果較好。總體上a1和a2的訂正效果相當(dāng)。
表1 河西走廊東部不同季節(jié)最高、最低氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的平均絕對(duì)誤差Tab.1 The average absolute error of maximum and minimum temperature forecast and its correction products in the eastern Hexi Corridor in different seasons 單位:℃
由河西走廊東部不同季節(jié)最高、最低氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的準(zhǔn)確率(圖2)可以看出,a的四季最高氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在60%~70%,預(yù)報(bào)效果一般,最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均小于60%,其中秋季小于50%、冬季小于40%,預(yù)報(bào)效果較差。對(duì)于最高氣溫,a1和a2訂正預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率各季節(jié)均較高(大于70%),比a偏高6%~13%,其中春、秋、冬季訂正能力均較好,夏季略好;對(duì)于最低氣溫,a1和a2的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率各季節(jié)均較高(大于63%),比a偏高8%~24%,四季訂正能力均較好。總體上,a1和a2的訂正效果相當(dāng),且對(duì)最低氣溫的訂正效果優(yōu)于最高氣溫。
圖2 河西走廊東部不同季節(jié)最高(a)、最低(b)氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的準(zhǔn)確率Fig.2 The accuracy of forecast and its correction products of maximum (a) and minimum (b) temperature in the eastern Hexi Corridor in different seasons
由河西走廊東部不同季節(jié)最高、最低氣溫兩種訂正產(chǎn)品的技巧評(píng)分(表2)可以看出,a1和a2對(duì)最高、最低氣溫的訂正技巧均為正技巧,具有較好的訂正能力,特別是秋、冬季a1、a2對(duì)最低氣溫的訂正技巧評(píng)分大于等于0.290,訂正能力較強(qiáng),主要原因是a對(duì)秋、冬季的預(yù)報(bào)能力較弱,經(jīng)a1和a2訂正后大大縮小了預(yù)報(bào)誤差,因此出現(xiàn)較大的訂正技巧評(píng)分??傮w上,a2的訂正能力優(yōu)于a1。
表2 河西走廊東部不同季節(jié)最高、最低氣溫兩種訂正產(chǎn)品的技巧評(píng)分Tab.2 The skill scores of two corrected products of maximum and minimum temperature in the eastern Hexi Corridor in different seasons
對(duì)于2019年6月1日至2021年5月31日最高氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品,河西走廊東部的西南部、西部和南部局部地區(qū)a的平均絕對(duì)誤差大于2.00 ℃,個(gè)別地區(qū)在3.00~4.00 ℃[圖3(a)],河西走廊東部大部分地區(qū)a1和a2的平均絕對(duì)誤差基本在1.00~2.00 ℃[圖3(b)、(c)],說明a1和a2訂正效果較好,且a2略好于a1。對(duì)于最低氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品,河西走廊東部的西南部和東北部大部地區(qū)a的平均絕對(duì)誤差大于2.00 ℃,局部地區(qū)在3.00~4.00 ℃[圖3(d)],河西走廊東部的絕大部分地區(qū)a1和a2的平均絕對(duì)誤差絕在1.00~2.00 ℃,北部和西南部局部地區(qū)平均絕對(duì)誤差在2.00~3.00 ℃[圖3(e)、(f)],說明a1和a2訂正效果很好,且二者相當(dāng)??傮w上最高氣溫的訂正優(yōu)于最低氣溫。
圖3 2019年6月1日至2021年5月31日河西走廊東部最高(a、b、c)、最低(d、e、f)氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的平均絕對(duì)誤差空間分布(單位:℃)Fig.3 Spatial distribution of mean absolute error of maximum (a, b, c) and minimum (d, e, f) temperature forecast and its correction products in the eastern Hexi Corridor from 1 June 2019 to 31 May 2021 (Unit: ℃)
對(duì)于最高氣溫預(yù)報(bào),a的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在河西走廊東部的北部較高(大于70%),西南部偏低(小于50%)[圖4(a)],a1和a2的準(zhǔn)確率在河西走廊東部大部分地方均較高(大于70%),個(gè)別地區(qū)大于80%,只有西南部、中部局部地區(qū)在60%~70%[圖4(b)、(c)],與a相比,a1和a2的準(zhǔn)確率提高的范圍明顯增大,訂正能力均較強(qiáng)。對(duì)于最低氣溫預(yù)報(bào),區(qū)域內(nèi)大部分地區(qū)a的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率小于50%,南部和西部的局部地區(qū)大于60%,個(gè)別地區(qū)大于70%[圖4(d)],區(qū)域內(nèi)大部分地區(qū)a1和a2的準(zhǔn)確率在60%~70%,南部和西部的局部地區(qū)大于70%,個(gè)別地方小于50%[圖4(e)、(f)],與a相比,a1和a2的準(zhǔn)確率提高較為明顯。
圖4 2019年6月1日至2021年5月31日河西走廊東部最高(a、b、c)、最低(d、e、f)氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的準(zhǔn)確率空間分布(單位:%)Fig.4 Spatial distribution of accuracy of forecast and its correction products of maximum (a, b, c) and minimum (d, e, f) temperature in the eastern Hexi Corridor from 1 June 2019 to 31 May 2021 (Unit: %)
綜上所述,最低氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的平均絕對(duì)誤差(預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率)均高于(低于)最高氣溫,主要由于河西走廊東部地表植被稀疏,沙漠戈壁眾多,土壤熱容量小,晴天居多,晝夜溫差大,夜間輻射降溫劇烈,導(dǎo)致最低氣溫預(yù)報(bào)和訂正難度加大,訂正效果相對(duì)較差。另外,西南部祁連山區(qū)海拔高,地形復(fù)雜,中央臺(tái)客觀網(wǎng)格預(yù)報(bào)指導(dǎo)產(chǎn)品對(duì)復(fù)雜地形區(qū)域的預(yù)報(bào)能力明顯較弱,經(jīng)訂正后,平均絕對(duì)誤差和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率得到明顯改善。
對(duì)于最高氣溫訂正產(chǎn)品,河西走廊東部的西南部、西部和南部部分地區(qū)a1和a2的訂正技巧評(píng)分為0.200~0.300,局部地區(qū)大于0.300,南部和東北部部分地區(qū)為0.100~0.200,北部大部和中部部分地區(qū)為0.000~0.100,個(gè)別地區(qū)小于0[圖5(a)、(b)],說明a1和a2有一定的訂正能力。對(duì)于最低氣溫訂正產(chǎn)品,河西走廊東部的西南部、東部和東北部部分地區(qū)a1和a2的訂正技巧評(píng)分為0.200~0.300,局部地區(qū)大于0.300,西北部、中部和東南部大部分地區(qū)為0.000~0.100,個(gè)別地區(qū)小于0[圖5(c)、(d)],說明a1和a2訂正能力較強(qiáng)。
圖5 2019年6月1日至2021年5月31日河西走廊東部最高(a、b)、最低(c、d)氣溫兩種訂正產(chǎn)品的技巧評(píng)分空間分布Fig.5 Spatial distribution of skill scores of two corrected products of maximum (a, b) and minimum (c, d) temperature in the eastern Hexi Corridor from 1 June 2019 to 31 May 2021
通過對(duì)比分析季節(jié)及空間訂正效果發(fā)現(xiàn),a1和a2兩種訂正方法對(duì)最高和最低氣溫的預(yù)報(bào)效果有一定的提高,這只是針對(duì)時(shí)間的平均結(jié)果,不能代表對(duì)具體天氣過程的預(yù)報(bào)效果。但在日常生產(chǎn)和生活中,社會(huì)公眾常常關(guān)注的是轉(zhuǎn)折性天氣過程。為進(jìn)一步驗(yàn)證a1和a2兩種訂正方法在典型轉(zhuǎn)折性高溫或低溫天氣過程中的表現(xiàn),選取2022年6月15—17日高溫和2022年11月27—29日低溫轉(zhuǎn)折性天氣過程進(jìn)行分析,檢驗(yàn)a1和a2兩種訂正方法的預(yù)報(bào)效果(表3)??梢钥闯?,2022年6月15—17日高溫天氣過程,a的平均絕對(duì)誤差達(dá)1.31,經(jīng)a1和a2兩種方法訂正后,平均絕對(duì)誤差明顯減小,分別為0.61、0.71;a的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為81%,經(jīng)a1和a2兩種方法訂正后,準(zhǔn)確率明顯提高,分別達(dá)98%、96%;a1和a2兩種方法的訂正技巧評(píng)分分別為0.191、0.022,均為正技巧。2022年11月27—29日低溫天氣過程,a的平均絕對(duì)誤差達(dá)1.98,經(jīng)a1訂正后,平均絕對(duì)誤差為1.69,經(jīng)a2訂正后,平均絕對(duì)誤差反而增大為2.41;a的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為60%,經(jīng)a1訂正后,準(zhǔn)確率有所提高為66%,經(jīng)a2訂正后,準(zhǔn)確率反而降低為51%;a1的訂正技巧評(píng)分為0.011,為正技巧,a2的訂正技巧評(píng)分為-0.442,為負(fù)技巧。
表3 河西走廊東部轉(zhuǎn)折性天氣過程中最高、最低氣溫預(yù)報(bào)及其訂正產(chǎn)品的檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The test results of the maximum and minimum temperature forecast and its correction products in the turning weather process in the eastern Hexi Corridor
綜上可知,a1和a2兩種方法對(duì)轉(zhuǎn)折性高溫天氣過程的訂正預(yù)報(bào)效果非常明顯,在預(yù)報(bào)服務(wù)過程中,均可作為重要參考依據(jù);a1對(duì)轉(zhuǎn)折性低溫天氣過程有一定的訂正預(yù)報(bào)效果,有參考性,a2對(duì)轉(zhuǎn)折性低溫天氣過程沒有訂正能力,無參考性。
基于中央臺(tái)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)和網(wǎng)格實(shí)況,對(duì)河西走廊東部區(qū)域的最高和最低氣溫進(jìn)行訂正,對(duì)比分析中央臺(tái)指導(dǎo)產(chǎn)品(a)、卡爾曼濾波訂正產(chǎn)品(a1)及滑動(dòng)訓(xùn)練訂正產(chǎn)品(a2)的平均絕對(duì)誤差、預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和技巧評(píng)分,得出如下結(jié)論:
(1)季節(jié)對(duì)比,對(duì)于最高和最低氣溫訂正,a1和a2的平均絕對(duì)誤差均小于a,且均小于2.00 ℃,兩種方法訂正效果相當(dāng);對(duì)于最高氣溫訂正,a1和a2的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率各季節(jié)均大于70%,比a偏高6%~13%,對(duì)于最低氣溫訂正,a1和a2的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率各季節(jié)均大于63%,比a偏高8%~24%,最低氣溫的訂正效果優(yōu)于最高氣溫;a1和a2的訂正技巧對(duì)最高、最低氣溫均為正技巧,秋、冬季a1、a2對(duì)最低氣溫的訂正技巧評(píng)分大于等于0.290,訂正能力較強(qiáng),a2的訂正能力優(yōu)于a1。
(2)空間對(duì)比,對(duì)于最高和最低氣溫訂正,a1和a2的平均絕對(duì)誤差絕大部分地區(qū)在1.00~2.00 ℃,個(gè)別地區(qū)大于2.00 ℃,預(yù)報(bào)能力較強(qiáng)。對(duì)于最高氣溫預(yù)報(bào),a1和a2的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率區(qū)域內(nèi)大部分地區(qū)大于70%,個(gè)別地區(qū)大于80%;對(duì)于最低氣溫預(yù)報(bào),a1和a2的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率大部分地區(qū)在60%~70%,南部和西部局部地區(qū)大于70%,相比a預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯提高。a1和a2在絕大部分地區(qū)對(duì)最高、最低氣溫的訂正技巧評(píng)分為正技巧,局部地區(qū)大于0.300,說明a1和a2有一定的訂正能力。
(3)卡爾曼濾波和滑動(dòng)訓(xùn)練訂正兩種方法對(duì)河西走廊東部中央臺(tái)智能網(wǎng)格最高、最低氣溫訂正后,平均絕對(duì)誤差明顯減小、預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率明顯提高、訂正技巧絕大部分為正,說明兩種方法均有較強(qiáng)的訂正預(yù)報(bào)能力,可作為今后氣溫預(yù)報(bào)的主要訂正方法。兩種訂正方法對(duì)轉(zhuǎn)折性高溫天氣過程的訂正能力較強(qiáng),卡爾曼濾波法對(duì)轉(zhuǎn)折性低溫天氣過程有一定的訂正能力,滑動(dòng)訓(xùn)練訂正對(duì)轉(zhuǎn)折性低溫天氣過程沒有訂正能力,有待于尋求更有效的方法對(duì)轉(zhuǎn)折性低溫天氣過程進(jìn)行訂正。
通過格點(diǎn)訂正后,可將格點(diǎn)預(yù)報(bào)插值到城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)(武鵬飛等,2019),實(shí)現(xiàn)了基于智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品的城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品,替代原來人工城鎮(zhèn)預(yù)報(bào)和基于人工城鎮(zhèn)預(yù)報(bào)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品,極大提高城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的預(yù)報(bào)精細(xì)化和準(zhǔn)確率。但本文僅對(duì)河西走廊東部最高、最低氣溫進(jìn)行了訂正分析,沒有涉及更多的氣象要素,經(jīng)過業(yè)務(wù)運(yùn)行優(yōu)化,可將本訂正方法推廣應(yīng)用于降水、風(fēng)向風(fēng)速、相對(duì)濕度、云量等多種要素的訂正預(yù)報(bào)中,實(shí)現(xiàn)多要素天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)化和精準(zhǔn)度。