最低和最高温度的数值预报在怀化的释用

王光明 王文闻 王起唤 彭艳青

（1.湖南省怀化市气象台，湖南怀化 418000；2.湖南省靖州县气象局，湖南靖州 418400）お

摘要 对ECMWF瞭hin、T639瞭hin数值模式产品与怀化市11个县市区气象站点每天的高低温实况对比分析，结果表明，高温预报准确率较低，只有通过误差滑动平均订正后，EC前2 d预报准确率分别达74.4%、70.0%，T639分别为60.2%、58.4%；低温预报准确率较高，EC前3 d分别为75.6%、75.1%、72.0%，T639通过误差滑动订正后，也达到了较高水平，前3 d分别是78.9%、78.9%、62.9%。高温的预报平均偏低（即小于实况），EC略优于 T639。晴天、多云、阴天、雨天时，EC高温的系统误差值分别是-4、-3、-2、-1 ℃，T639分别为-5、-4、-2、-0.5 ℃；只有在预报阴天和雨天时，EC和T639高低温的预报值可以应用于日常预报业务。

关键词 最高温度；最低温度；数值预报；准确率；误差

中图分类号 SB161文献标识码 A文章编号 0517-6611（2014）19-06318-03

お

作者简介 王光明（1962- ），男，湖南怀化人，高级工程师，从事短期短时预报工作。

收稿日期 20140529

怀化市位于湖南省西部，以山地为主，境内山丘重叠，峰峦起伏，地形复杂。地貌轮廓自西南向北倾斜，呈一狭长地带，南北长约353 km，东西宽约229 km。东南部雪峰山脉成弧形盘踞，西北部为武陵山脉所绵延，中间丘岗起伏，形成若干盆地。地势最高点为雪峰山脉之主峰苏宝顶，海拔标高1 934 m；最低为沅陵的界首仅45 m。东西两侧高峻，南部突起、向中、北部倾斜，呈撮箕形，向北东敞口［1］（图1）。

因海拔悬殊大，地形复杂，多样化、多层次立体气候明显，其气温分布随着区域环境的不同差异大；数值预报产品中直接输出2 m高温度预报，由于模式本身误差、初始边界条件等种种原因，模式预报产品和实际气温状况存在较大差异，各地针对数值预报模式开展气温的释用，效果不尽一致［2］。如佟华等总结了T213L31全球中期数值天气预报系统中2 m温度预

报存在系统性偏低的问题［3］；王凤娇等在分析单站气温变化基本特征的基础上，划分了云量、风向风速等对温度变化影响的分级，研究采用分类气温平均变量制作3 h短时气温预报的客观统计分析方法，经检验试用效果良好［4］。每天的高低温预报是气象部门对社会公众发布的一项重要内容，同时在城镇预报中也占有重要的比例。数值产品已成为广大预报员在日常预报中的主要参考依据，但由于预报员对数值产品解释应用能力弱，这也是制约城镇预报质量提高的原因之一。为提高预报质量，笔者对ECMWF瞭hin和T639瞭hin数值模式产品与怀化市11个县市区气象站点每天的高低温实况进行对比分析，客观地参考数值产品，结合当地实际，对数值产品本地化进行了一些偿试。

图1 怀化市地形与地势

1 资料与方法

模式预报要素产品是考虑了海拔、地形、植被等因素，在释用中不再需要对此进行研究，仅需找出一些系统性的误差进行订正即可。另外，无论是ECMWF瞭hin还是T639瞭hin气温预报值均是定时值，并非极值，只不过是前72 h是每间隔3 h预报一次，时间分辨率高，后168 h为每6 h一次。以下是按城镇预报时段挑选相应站点极值进行统计分析；还有一点，城镇预报时段是08：00～次日08：00、20：00～次日20：00，从近1年2个时段预报与实况全市平均状况统计数据（略）显示，2个时段统计数据近乎一致，故按08：00～次日08：00段预报与实况数据进行分析，也无需分月或分季统计。

1.1 资料选取选取2013年4月1日～2014年2月28日ECMWF瞭hin与T639瞭hin细网格2 m各时次气温数值预报产品，内插至各县站，并挑选出气温极值，同时选取相应时段各县站每天高低温实况进行对比检验和分析。

1.2 研究方法检验标准是当误差值｜△玊｜（｜模式极端气温预报-实况极端气温｜）≤2 ℃时为正确，否则错误。

极端气温预报正确率=（极端气温准确次数/极端气温预报总次数）×100；

极端气温预报误差滑动平均订正方法是极端气温预报值 = 模式预报气温极端值 + ｜△玊｜误差滑动平均值（1或2 d），

误差滑动平均值=（前天的误差值 + 昨天的误差值）/2，称为2天滑动平均。

天空状况分型具体如表1所示。

2 结果与分析

2.1 气温预报检验分析

2.1.1ECMWF瞭hin检验。

表1 天空状况分型

类型 天空状况 云量（成） 天气现象

I型 晴天、少云 ＜4 无降水

Ⅱ型 多云 4～7 无降水

Ⅲ型 阴天 ≥8 无降水

Ⅳ型 雨天 ≥8 ≥0.1 mm降水

2.1.1.1高低温检验。

由图2a可见，全市最高气温平均预报准确率低，仅第1天稍高，其他时段均在30.0%附近，错误率很高；通过误差滑动平均订正后，正确率迅速提升，第1天从37.6%订正后准确率上升至74.4%，第2天从33.5%升至70.0%，第3天从31.5%升至67.2%；北中部预报比南部好。

最低气温平均预报准确率高（图2b），前4 d分别为75.6%、75.1%、72.0%、69.9%，自身错误率较低，具有很高的参考价值，不具备像高温一样的订正规律。

图2 EC高温（a）和低温（b）正确（错误）率和误差滑动平均订正的正确（错误）率

2.1.1.2不同天气类型高低温的订正。

注：负值说明预报值低于实况值，正值就是高于实况值。

图3 EC不同天气类型高温（a）、低温（b）订正值

2.1.2T639瞭hin检验。

2.1.2.1高低温检验。

由图4可见，T639瞭hin高温预报平均正确率较低，错误率高，未来6 d正确率均在35.0%以下，但通过误差滑动平均订正后，前2 d正确率虽达到了60.0%左右，可信度还是较低，订正后的预报值仅仅只能作为参考，后4 d也仅只有50.0%的可信度。

前2 d最低气温的平均正确率为52.5%，后4 d在62.0%附近，说明T639瞭hin低温预

报比高温预报好，通过误差滑动平均订正后，┣2 d正确率达

图4 T639高温（a）和低温（b）正确（错误）率和误差滑动平均订正的正确（错误）率

78.9%，在日常预报中也具有很好的参考作用，后4 d不具备误差滑动平均订正规律。

2.1.2.2不同天气类型高低温的订正。

从图5可以看出，数据大部分为负数，说明不论是哪种天气型式，T639瞭hin的预报值均比实况大部分低，当以它的预报值为参考依据时，应该在T639瞭hin预报值的基础上加（减）相应的订正值。

图5显示，高温误差与ECMWF瞭hin具有相同规律，晴天、多云、阴天、雨天的误差分别是-5、-4、-2、-0.5 ℃；低温时，阴天的误差比多云晴天大，多云与晴天的基本相同，晴天比雨天大，阴天、多云、晴天、雨天第1天误差基本均是-2 ℃，第2~4天基本上分别是-2、-1、-1、0.5 ℃；如果用｜△玊｜≤2 ℃为标准，预报高温时，只有T639瞭hin预报阴天、雨天的高温值可以应用天日常预报，其他型的天气必须经过订正；低

温时，T639瞭hin除第1天需订正外，其余时段预报的低温值

图5 T639不同天气类型高温（a）、低温（b）平均订正值

也可以应用天日常预报业务。

2.1.3ECMWF瞭hin与T639瞭hin对比分析。

由图6a可见，不管是EC还是T639对当地的高温预报准确率均较低，EC均在37.6%以下，T639在34.1%以下，随着时间的推移，T639加速下滑，而EC较为稳定；通过误差滑动订正后，准确率均得到较大幅度的提高，EC前3 d分别为74.4%、70.0%、67.0%，T639分别为60.2%、58.4%、54.3%，EC较T639平均高出10个百分点，对预报员来说具有很好的参考价值。

对于最低气温（图6b）预报而言，EC的准确率高，前3 d分别为75.6%、75.1%、72.0%；T639前2 d较低（52.5%），后几天为61.0%～65.1%，从T639订正曲线看，前2 d符合误差滑动订正规律，准确率达78.9%，后面几天不符合这条规律。

从图3与图5对比可以看到，EC数据绝对值较T639小，说明EC误差较T639小，EC订正值曲线没有T639起伏大，也说明EC较T639预报值较平稳；只有在预报阴雨天时，高温、低温的预报值均可以应用于日常预报业务中。

图6 EC、T639高温（a）和低温（b）预报准确率对比

2.2 误差滑动订正的实用性

多年来，怀化市城镇预报极端气温的预报质量，特别是高温在全省排名均在最后，为解决这一问题，将误差订正的规律应用到日常工作中，2013年下半年怀化市的预报质量得到了很大的改观，从倒数第一，跃进到了（全省14个地州市）第六名；2014年第一季度也位居全省第七，高低温预报质量分别位居全省第二和第一位。

3 结论与讨论

（1）无论是EC还是T639对怀化市的最高气温预报准确率均较低，均服从误差滑动平均订正规律，EC前3 d准确率分别是74.4%、70.0%、62.5%，T639分别为60.2%、58.4%、54.3%；对最低气温预报准确率，EC前3 d分别是75.6%、75.1%、72.0%，T639通过误差滑动订正后，也达到了较高水平，分别是78.9%、78.9%、62.9%。

（2）如果将天空状况分为晴天、多云、阴天、雨天，EC高温的系统误差值分别是-4、-3、-2、-1 ℃；T639基本上是-5、-4、-2、-0.5 ℃；

在预报阴雨天气时，EC和T639高、低温的预报值均可以应用于日常预报业务中。

在出现转折性天生时，2个数值产品均可能预报错误，需要进行人工订正以提高预报准确率。

（3）EC、T639细网格的温度预报均具有一定的参考价值，EC整体的预报准确率高于T639，更具有参考作用。

参考文献

［1］ 怀化市情网.质地貌［EB/OL］.http：//www.hhsqw.cn/newsview003.asp?D_ID=647.

［2］ 吴爱敏，路亚奇，李祥科，等.利用ECMWF产品对庆阳极端气温释用效果分析［J］.干旱气象，2009，27（3）：288.

［3］ 佟华，姚明明，王雨，等.T213L31全球中期数值天气预报系统2m温度预报误差源分析［J］.气象，2006，32（2）：52-57.

［4］ 王凤娇，李昌义，王立静.单站气温短时预报的气候统计方法［J］.山东气象，2003（2）：15-17.