欧洲中心细网格2 m温度产品在遵义市的检验及应用

陈茜茜,张云秋，唐 海，夏兆林

(1.贵州省余庆县气象局，贵州 余庆 564400；2.贵州省桐梓县气象局，贵州 桐梓 563200；3.贵州省仁怀市气象局，贵州 仁怀 564500；4.贵州省赤水市气象局，贵州 赤水 564700)

欧洲中心细网格2 m温度产品在遵义市的检验及应用

陈茜茜1,张云秋2，唐 海3，夏兆林4

(1.贵州省余庆县气象局，贵州 余庆 564400；2.贵州省桐梓县气象局，贵州 桐梓 563200；3.贵州省仁怀市气象局，贵州 仁怀 564500；4.贵州省赤水市气象局，贵州 赤水 564700)

利用遵义市14个县区站2013—2015年逐日最高气温、最低气温实况数据，检验分析了对应时段内欧洲中心(EC)细网格2 m(简称EC 2 m)温度预报产品对遵义市的预报准确率，在此基础上，根据2015年EC 2 m温度预报平均误差，对2016年1—8月EC 2 m温度进行订正检验。结果表明：2013—2015年EC 2 m温度对遵义地区预报准确率呈逐年上升趋势，最低气温预报准确率远高于最高气温。其中，2015年EC 2 m温度预报系统性偏低；最高气温的预报准确率呈冬、秋、春、夏递减，最低气温的预报准确率呈夏、秋、春、冬递减；最高气温预报准确率随时效延长呈下降趋势，最低气温预报准确率随时效延长呈波动变化趋势；播州、汇川、绥阳、赤水、习水、凤冈各时次的最低气温预报准确率都在80%以上，参考性强，其余站点相对较低。通过平均误差对EC 2 m温度进行订正并检验，订正效果明显。

EC 2 m温度；预报检验；订正

Abstract：The accuracy of ECMWF Fine Grid in forecasting the 2-meter temperature, daily maximum temperature and minimum temperature at 14 stations located in Zunyi for 2013-2015 was analyzed. Based on the analysis, the ECMWF forecast issued from January to August 2016 was revised by subtracting the average error from the forecast, and the result of the revised forecast was evaluated. Results show that the accuracy of ECMWF Fine Grid in forecasting the 2-meter temperature in Zunyi increased year by year. The minimum temperature forecast was noticeably more accurate than its maximum temperature forecast. In particular, in 2015, the model forecast tended to produce a systematically lower value than the actual temperature. The accuracy of maximum temperature forecast was found to have seasonal dependence, with winter being the most accurate, followed by autumn, spring, and with summer being the least. On the other hand, the accuracy of minimum temperature forecast deceased along with summer, autumn, spring and winter. The accuracy of the maximum temperature forecast decreased as the forecast range increased. The accuracy of the minimum temperature forecast was found to fluctuate as the forecast range increased. The minimum temperature forecast at Bozhou, Huichuan, Suiyang, Chishui, Xishui and Fenggang had an accuracy of over 80% for all forecast range, which proved their great reliability for forecasters. Finally, the revised ECMWF 2-meter temperature forecast has shown general improvement over the original forecast.

Keywords：ECMWF Fine Grid; 2m temperature; predicted evaluation; revise

1 引言

温度预报是天气预报的重要组成部分，其准确率不仅关系到天气预报质量，还对人们的健康、出行以及农业都有着重要的影响。因此，为了提高温度预报的准确率，适应社会发展需求，预报员必须加强对本地温度预报的研究，让预报更加准确精细。

随着天气科学、高性能计算和观测系统的不断发展，数值天气预报的准确性也得到了极大提高，目前全世界已有30多个国家和地区把数值天气预报作为日常天气预报的主要方法，预报员对数值预报的依赖度越来越高。但是数值模式的初值物理过程本身就存在一定误差，而且研究表明数值预报在不同地域和不同天气系统背景下的准确率也是不一样的[1]，因此数值预报在使用前有必要进行全方位的检验和评估。EC 2 m温度作为遵义市日常预报中最常使用的数值预报产品，目前还没有学者对其准确性进行过有效检验。根据刘春风[2]、吴明辉[3]等人对数值温度预报产品的研究发现，利用科学的方法对数值预报产品进行订正，将大大提高温度预报的准确性。本文将通过检验评估过去EC 2 m温度的准确性，分析找出有效的订正方法，为遵义地区的温度预报提供参考依据。

2 资料概况和研究方法

2.1 资料

预报检验所用实况资料为2013—2015年全年遵义地区14个县区站(桐梓、赤水、习水、道真、正安、务川、仁怀、汇川、遵义、播州、绥阳、湄潭、凤冈、余庆)逐日最高气温和最低气温记录。订正检验所用实况资料为2016年1—8月遵义地区以上观测资料。

预报数据为2013年1月—2016年8月EC 2 m温度预报资料，起报时次选取20时，预报时效选取未来120 h，其中日最高气温和日最低气温为该日所有预报时次预报值中的最大值和最小值。格点值的选取方法是选取离遵义地区14个县区站最近的格点，以该格点的值作为该站的预报值。

2.2 研究方法

根据《中短期天气预报质量检验办法(试行)》中给出的温度预报检验方法，计算出各站的预报准确率、平均绝对误差、平均误差。温度预报准确率的实际含义是温度预报绝对误差≤2℃的百分率。设Fi为某格点第i天的预报温度，Oi为某格点第i天的实况温度，Nr为预报正确的天数，N为预报的总天数。具体计算公式如下：

预报准确率：

(1)

平均绝对误差：

(2)

平均误差：

(3)

计算出2013—2015年EC 2 m温度的预报准确率后，对2015年检验结果进行细化分析，根据2015年各站分季节平均误差对2016年EC 2 m温度进行订正，并对订正结果进行检验。

3 结果分析

3.1 EC 2 m温度对2013—2015年遵义地区年平均预报质量对比分析

通过计算2013—2015年遵义地区14个站点120 h内年平均预报准确率，得出2013—2015年最高气温预报准确率分别为37.2%、39.1%、40.4%，最低气温预报准确率分别为66.2%、69.0%、74.5%；可以看出EC 2 m温度对遵义地区预报准确率呈逐年上升趋势，最高气温预报效果较差，没有参考价值，最低气温预报效果相对较好，具有一定参考性。

3.2 2015年EC 2 m温度对遵义地区年平均预报质量分析

通过分析2015年EC 2 m温度对遵义地区年平均预报质量，得出最低气温预报平均绝对误差1.40 ℃，最高气温预报平均绝对误差2.70 ℃，可见最低气温预报不仅准确率远大于最高气温预报准确率，且预报误差较小，最低气温的预报总体较最高气温更具有参考价值。

通过分析各预报时次的平均预报准确率(14个站点求年平均)，发现最高气温预报准确率随预报时效延长逐渐降低(图1)，预报准确率从24 h的43.7%下降到120 h的37.1%，平均绝对误差也随预报时效延长而增大，从24 h的2.85 ℃增长到120 h的3.66 ℃。最低气温预报准确率呈波动变化，平均绝对误差也随准确率波动变化，前72 h预报准确率相对较低，在70%～75%之间，96～120 h预报准确率略高于75%，96 h为最高，达到76.8%。各时次平均误差均为负值(最高气温平均误差为-2.50～-2.19 ℃，最低气温平均误差为-1.20～-0.60 ℃)，可见预报系统性偏低。

图1 2015年最高气温(a)、最低气温(b)不同时效预报准确率分布图Fig.1 The distribution of maximum(a) and minimum(b) temperature with respect to forecast hour in 2015

3.3 2015年EC 2 m温度对遵义地区各站预报准确率分析

从单站平均预报准确率来看，播州的最低气温和最高气温都为最高，而其最高气温预报准确率(61.0%)远低于最低气温预报准确率(91.2%)。除播州外，其余站点最高气温预报准确率都在60%以下，参考性差。播州、汇川、绥阳、赤水、习水、凤冈、湄潭的最低气温预报准确率均在80%以上，有较好的参考价值；务川、桐梓、正安的最低气温预报准确率在60%以下，最低为务川51.7%。同时，预报准确率较高的站点平均绝对误差相对较小。由此可见，EC 2 m温度预报产品对遵义、桐梓、余庆和北部站点(务川、道真、正安)的预报准确率相对较低，其余站点相对较高。

按照不同预报时次分析各站的预报准确率(图2)。对于最高气温，只有播州的24 h预报准确率达到了70%以上，汇川、习水达到60%以上，其余各站各时次预报准确率均在60%以下，参考性低。对于最低气温，播州和汇川预报准确率较高且随预报时效延长而递减，24～72 h预报准确率达到90%以上，96～120 h仍然保持在80%以上，尤其是播州，120 h预报准确率也达到87.2%，参考价值极高；绥阳、赤水、习水、凤冈预报准确率各时次都保持在80%以上，随时效延长波动变化；湄潭、仁怀各个时次的最低气温预报准确率保持在70%以上，有较好的参考性；余庆除24 h外，其余时次预报准确率在70%以上；其余站点各时次预报准确率基本都低于70%，参考价值较差。

图2 2015年各站最高气温(a)、最低气温(b)不同时效预报准确率分布图Fig.2 The distribution of maximum(a) and minimum(b) temperature with respect to forecast hour for each station in 2015

3.4 2015年EC 2 m温度对遵义地区不同季节的预报准确率分析

对2015年4个季节遵义地区平均预报准确率(120h内14个站点预报准确率求平均)进行分析，从最高气温预报来看，预报准确率偏低，分别为冬季48.9%、秋季47.8%、春季34.9%、夏季33.2%，参考价值较低。从最低气温的预报来看，预报准确率为夏季80.1%、秋季76.9%、春季74.3%、冬季63.1%，冬季预报效果较差。

从各站分季节预报来看(图3)，最高气温预报效果较差，只有播州和汇川预报准确率在冬季接近70%，相对较好，其余都较低。最低气温预报效果较好，参考价值较高：春季，汇川、播州区、绥阳预报准确率高于90%；夏季，预报准确率高于90%的站点有播州、赤水、凤冈、习水；秋季，播州预报准确率在90%以上；冬季，播州、汇川、绥阳预报准确率高于80%；4个季节中预报准确率最高为夏季，播州达94.7%；遵义、道真、正安、桐梓、务川各季节的预报准确率普遍在70%以下，参考价值较低，但其中道真在夏季和秋季预报准确率在75%左右，有一定参考意义。

图3 2015年各站最高气温(a)、最低气温(b)不同季节预报准确率分布图Fig.3 The distribution of maximum(a) and minimum(b) temperature with respect to season for each station in 2015

4 订正检验

利用2015年各站各季节EC 2 m温度预报的平均误差对2016年EC 2 m温度进行订正。最高气温订正结果：前72 h各站预报准确率基本在60%以上，120 h内平均在50%以上。分季节来看，夏季的订正效果最佳，平均预报准确率提高了36.2%，冬季和春季订正效果相对较差，仍提高了19.6%和15.3%。

由于最低气温预报准确率订正前已经较高，所以订正后的准确率提高不及最高气温明显，冬季提高了10.3%，春季6.6%，夏季5.3%。订正后使EC 2 m温度预报更具参考价值，冬季120 h内最低气温平均预报准确率达到73.0%，春季82.7%，夏季高达89.4%。

综上所述，此方法对EC 2 m温度订正效果明显，有效提高了遵义地区EC 2 m温度产品的参考性。

5 结论

①2013—2015年EC 2 m温度对遵义地区预报准确率呈逐年上升趋势，其中最低气温的预报准确率平均高出最高气温预报准确率30%左右，具有一定参考性，而最高气温的预报没有参考价值。

②2015年EC 2 m温度最高气温的预报准确率随时效延长呈下降趋势，最低气温随时效延长呈波动变化趋势，两者各时次的平均误差均为负值，预报系统性偏低。

③2015年播州、汇川、绥阳、赤水、习水、凤冈各时次的最低气温预报准确率都在80%以上(播州准确率最高，达到91.2%)，参考性强，其余站点相对较低。

④2015年分季节预报准确率分析中，最高气温预报参考价值较低，最高为冬季预报准确率48.9%，秋季、春季、夏季依次降低；最低气温预报参考价值较高，最高为夏季预报准确率80.1%，秋季、春季、冬季依次降低。

⑤通过2015年各站各季节EC 2 m温度预报的平均误差对2016年EC 2 m温度进行订正并检验，订正效果明显。

[1] 陈海凤，黄世芹，金建德，等.EC细网格温度预报在贵阳地区的释用效果分析[J].贵州气象，2014,38(4):22-25.

[2] 刘春风，徐欢，宋雪明，等.ECMWF细网格模式2m温度在新疆及周边地区的预报效果检验[J].沙漠与绿洲气象，2014,8(6):10-15.

[3] 吴明辉，毛建明，田海.基于数值产品的铜仁市温度预报研究[J].贵州气象，2010,34(Z):96-97.

TheEvaluationandApplicationofECMWFFineGridfor2-MeterTemperatureinZunyi

CHEN Qianqian1, ZHANG Yunqiu2, TANG Hai3, XIA Zhaolin4

(1.Yuqing Meteorological Bureau, Yuqing 564400, China; 2.Tongzi Meteorological Bureau,Tongzi 563200, China; 3.Renhuai Meteorological Bureau, Renhuai 564500, China; 4. Chishui Meteorological Bureau, Chishui 564700, China)

P457.3

B

1003-6598(2017)04-0035-04

2017-04-24

陈茜茜(1991-)，女，助工，主要从事短期天气预报工作,E-mail:280037624@qq.com。

遵义市气象局青年基金资助项目(遵气科合QN[2016]03号)：EC 2 m温度产品在遵义市的检验及应用。