数值预报产品在西藏中期天气预报应用检验的初步分析

次仁德吉　杨丽敏　李慧敏

（西藏自治区气象台，西藏　拉萨　850000）

西藏中期数值天气预报业务起步较晚，与国内水平相比也还有一定差距。数值预报是以某个初始场为基础,通过逐日积分来做预报的,因而初始场具有极端重要的意义［1］。但是初始场又不可避免地带有一定的误差,即有某种不确定性，特别是西藏高原的特殊地理,尤其对中期气侯预测而言，存在一定预报误差。文章针对在西藏天气预报业务使用的T639、德国、欧洲中心（ECMWF）及日本等几种常用数值预报进行检验分析，对环流、降水、温度等预报与实况对比检验分析，初步探讨对中期天气更好预报模式，以便更好的利用数值预报产品，获得尽可能的准确天气预报。

1　形势场预报检验

在预报业务中，对某种天气系统的预报强度是偏强还是偏弱以及系统偏快还是偏迟，是预报员更关心的。对于高原环流形势场主要是以500hPa位势高度场进行检验，最常用的数值预报产品是欧洲中心（以下简称EC模式）和T639，如图1所示，2014年10月11至13日500hPa位势高度场环流叠加对比分析对位于印度半岛北部即将影响西藏地区的低涡，T639模式各时效预报低涡位置较实况偏南；EC模式各时效预报较为稳定，预报低涡位置与实况较为一致。对于位于新疆以西的低涡，两家模式各时效预报均较为稳定与实况较为一致。

图1　2014年10月11至13日500hPa位势高度场环流叠加对比分析图（左为EC、右为T639）

图2所示，2015年4月10至13日500hPa位势高度环流对比，对南部低涡系统的位置和强度预报,EC模式稳定性较好，T639模式预报的低涡位置比EC模式略偏北。EC模式随着预报时效临近，预报高空槽的移速略有加快。

图2　2015年4月10至13日500hPa位势高度场环流叠加对比分析图（左为EC、右为T639）

图3所示，2016年4月10至15日500hPa位势高度场环流叠加对比分析，对高原南支槽和蒙古国西部东移的高空槽，EC模式预报前期稳定性较好，后期稳定性变差；T639模式预报整体稳定性较差。随时效临近，EC模式向偏强和偏北调整；T639临近时向北调整更明显。

图3　2016年4月10至13日500hPa位势高度场环流叠加对比分析图（左为EC、右为T639）

对于高原上局地小系统的预报，对临近预报，EC细网格能报出来，T639、EC粗及GRAPES等均不能报出。3天后的预报则是均不能报出，但还可以从EC细网格500hpa风场预报大致分析出小尺度，经过多次检验、分析及对比，EC的分析场与实况更接近，但在使用其预报场时一定要结合500hpa风场等资料进行订正，以进一步制作较高质量的中期预报提供了可能。在平常业务中可及时查看中央气象台下发的指导预报以及“数值预报产品天气学检验评估公报”，对近期数值预报的误差了解，以便在预报工作中更好的使用数值预报产品。

2　要素值的定量检验

2.1　降水预报检验

高原上的大范围连续性降水一般可以从数值预报产品中报出大致的范围，但量级基本上空报明显。对于局地对流性降水空报占大半，只能配合各类数值预报产品的环流、风场、水汽、垂直速度以及各地的地形等等来综合分析。在西藏降水预报分降雨、雪以及雨夹雪等，分别对应夏季、冬季及过度季节，同时各类降水的影响系统也不近相同，特别是相对于过度季节。

图4　2015年12月21-26日与21-29日累计降水数值预报图与实况图比较

对于降水过程的预报与实况对比分析（见图4）：EC、德国和日本降水预报模式降水落区中心和强度及实况均有较大的误差，德国降水预报模式对于沿江的降水落区空报较明显，而日本降水预报量级空报率较大，而EC则是2至3天临近预报降水量级以及降水落区都接近实况，4天以后累计降水预报落区基本吻合，量级空报。

2.2　温度预报检验

在高原上基本不存在高温危害的情况，所以冬季的寒潮及大范围降温预报成为重要的预报及服务项目之一。冬季高原上冷空气活动频繁，降温主要考虑降温强度和降温后的温度负距平两个因素。分析历年降温资料表明，高原大部地区在强降雪之后出现的强降温的温度负距平很大，造成的影响和社会危害很大；而没有降雪只有降温的情况则无大危害，故而以前者分析为主。从常用数值预报产品中分析预报出冷空气路径时除考虑高原西北部冷槽的强度、位置外，高原地面的24小时变压和3小时变压也很有指示作用，在有冷空气影响时,它能给出冷空气引起的降温幅度与范围。由于高原海拔的关系，对于地面场的分析所有的数值预报产品均不适用，只能在具体地理位置地段用近地面的代替，从而大致进行分析，比如东部的林芝用700hpa代替，而沿江河谷地带用400hpa等等。由此，各站温度预报误差随着预报时效的增加逐渐增大，各模式的预报能力均随着预报时效的增加而不断减弱。各模式检验结果（图5）对比可知，24 h预报两个模式的准确率均为83%或以上，且西藏各地T639数值预报的预报准确率稍高于欧洲中心（EC⁃MWF）数值预报结果。

图5　2017年4月T639 2米温度高原中南部

3　中期主要预报

对象是行星尺度天气系统,要求模式更好地刻划对大尺度运动的动力和热力强迫，尤其是山脉影响和大气中十分复杂的非绝热物理过程。研究西藏的中期数值天气预报，还必须考虑局地的具体条件：复杂的地形、地理条件和特殊的天气预报对象，对于5天以上的中期预报尤为重要。各数值预报虽然对上、下游的高、低压或脊、槽的强度预报有所差别，但结合局地地形、配合检验结论对西风槽的位置、冷空气移动快慢、影响的范围等的订正预报后基本准确。

但中期数值预报各产品在西藏的预报基本空报明显，只能大致模拟降水区域和量级。随着数值预报水平的不断完善与开发，数值预报产品已成为中短期天气业务预报的主要参考资料之一［2］。同时，随着数值预报产品的分辨率与精度的进一步提高，为制作较高质量的中期预报提供了可能。对具体的降水（雪、雨）气温及风等实际预报中效果并不理想，其主要原因有两个：一是因为本身有时效，实际可使用的时效不足5天，二是因为中期预报的重点是对过程的预报，尤其是重大转折性大气过程的预报，而重大转折性天气过程一般起因于大型环流的转变或调整，但高原腹地的局地小尺度环流的转变或调整过程，从数值预报的空间形势场中难以发现。

4　结论

中期预报时效长,要求有稳定性和精确度更高的数值预报产品。利用实况与预报的检验对比，应用数值预报制作4至10天的预报，获得尽可能的准确天气预报。

形势场预报检验分析，EC的分析场与实况更接近，前期稳定性较好，但在使用其预报场时一定要结合500hpa风场等资料进行订正，以进一步制作较高质量的中期预报。

对于降水过程的预报与实况对比分析：各模式降水落区、强度和实况均有较大的误差，降水落区空报较明显。而EC则是2至3天临近预报降水量级接近实况，但7天累计降水预报落区基本吻合，量级空报。

各站温度预报误差随着预报时效的增加逐渐增大，各模式的预报能力均随着预报时效的增加而不断减弱。

西藏的中期数值天气预报,还必须考虑局地的具体条件：复杂的地形；地理条件和特殊的天气预报对象。

［1］屠妮妮，何光碧，张利红.成都区域气象中心业务数值预报产品检验分析［J］.高原山地气象研究，2010，30（1):21-28．

［2］王雨.2004年主汛期各数值预报模式定量降水预报评估［J］.应用气象学报，2006，17（3）:316-324．