SCMOC温度精细化对黑龙江省温度预报的订正分析

关　铭，齐　铎，王婷婷（.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨50030；.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨5000）



SCMOC温度精细化对黑龙江省温度预报的订正分析

关铭1，齐铎1，王婷婷2
（1.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨150030；2.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨150001）

摘要：本文将中国气象局下发的2014年SCMOC温度指导预报的08时预报场及对应的实况场资料进行数据处理，得到黑龙江省82站的温度指导预报和实况资料（部分站点的部分时次数据缺测，缺测数据按9999输出）。将全省82站的温度指导预报的最高最低气温分别与实况做差值处理，得到预报偏差，分析全省各站预报偏差分布规律发现：SCMOC温度指导预报在夏季预报较准确；春秋季节在不同的天气形势下有较稳定的误差；冬季预报效力最不稳定。

关键词：SCMOC温度指导预报；预报偏差；检验；天气形势

1　引言

黑龙江省地处中国东北部，面积广阔，南北地区温度差异大，温度的季节变化明显，受日辐射、天空状况、风力风速以及地形等因素的影响较多，一直以来温度的预报是精细化预报的难点。在我国国内，近几年河南、安徽、陕西［1］等省都曾做过温度精细化检验和订正方面的研究，对于站点资料多采用绝对误差及预报准确率检验的方法。但此种方法只能检验出温度预报偏高还是偏低，并没有具体量化的将指导预报或数值预报加以订正。本文旨在通过将SCMOC温度指导预报产品的最高、最低温度预报与实况进行逐站逐日的对比检验分析，并且按照季节、天气形势等影响因素分类，在每一类情况下将指导预报产品的温度预报与实况最高最低温度进行总结，得到对中央台温度指导预报的订正方法。

2　各站预报偏差月际变化

计算结果显示，SCMOC指导预报对黑龙江省的最高气温预报效果明显好于最低气温。从地域分布上来看，SCMOC最高最低气温指导预报对于北部地区的站点预报偏差较大，对于伊春南部、绥化北部、哈尔滨西部附近的站点预报效力不稳定，对于三江平原一带的站点预报能力较强。从全省82站的最高最低气温预报偏差时间曲线分布上可以看出，指导预报在夏季7-9月份时段内的预报效力良好，偏差明显小于其他月份。

3　SCMOC温度指导预报与实况偏差季节变化

3.1春季（3-5月份）指导预报最高气温与实况偏差分析

3.1.1预报与实况偏差较大的情况

（1）中高层有弱冷空气波动。中高空有弱冷空气波动时，预报场中冷空气进入的位置预报偏差不大，但冷空气强度预报偏强，因此08时实况冷空气所在位置（尤其是黑龙江省中西部地区）的当日最高气温预报比实况偏低5-7℃。

（2）中等强度冷空气进入。当出现中等强度冷空气自西北地区进入黑龙江省时，如果850 hPa温度下降幅度达4℃以上时，且形成明显的冷锋锋区，同时高空冷空气没有达到冷涡强度的情况下，当日最高气温预报较实况一般偏低6-8℃。

（3）暖空气移出，冷空气移入。黑龙江省如果前期在暖空气控制中，后期高空槽携带冷空气推送暖空气东移，那么在冷暖交汇的区域，偏向暖空气的一侧预报较实况偏高2-4℃。

（4）西路冷涡天气影响。对于偏西路径的冷涡天气过程，本身冷空气强度不是很强，但是有北部冷空气补充，因此预报场往往在此类天气中考虑不足，尤其是在预报场偏高2-3℃。

3.1.2预报与实况偏差较小的情况

（1）稳定的冷涡天气影响。当黑龙江省受较稳定的冷涡天气的影响时，SCMOC指导预报最高气温预报结果非常接近实况，各地偏差≤2℃，08时实况中冷空气所到之处指导预报偏低，仍处于暖空气影响中的地区指导预报略偏高。

（2）暖空气进入。SCMOC指导预报对于冷空气移出，强暖空气进入时的预报能力良好，最高气温预报偏差≤2℃。

3.2春季（3-5月份）指导预报最低气温与实况偏差分析

3.2.1预报与实况偏差较大的情况

（1）强暖空气进入。前期影响黑龙江省的冷空气自东部地区移出，西部有强暖脊进入，此时指导预报对冷空气的移动速度估计较快，全省大部地区最低气温并没有回升太快，加之此时夜间大部地区为晴好天气，辐射降温明显，暖脊进入地区最低气温仍维持较低，中央台指导预报比实况偏高4-6℃。

（2）冷空气回流

图1　2014年5月8日最低气温预报偏差

前期影响黑龙江省的冷空气在东移的过程中受北部高压脊的阻挡，脊前东北风使得低涡南压，冷空气堆积于中南部地区（图1，2），此时西侧暖空气势力没有那么强，东路冷空气回流，西部地区夜间最低气温仍维持较低，然而指导预报误判冷空气已经移除，西部地区气温回升，因此西部地区最低气温指导预报较实况偏高5-7℃。

图2　2014年5月（a）7日20时（b）8日20时500 hPa高度场和850 hPa温度场

3.2.2预报与实况偏差较小的情况

稳定的西北气流影响。2014年3月4-6日与4月15日黑龙江省受稳定的冷涡后部西北气流影响，全省大部以晴好天气为主，由于天气系统稳定，指导预报适应天气系统变化，此时温度指导预报最低气温与实况较一致，偏差大多在2℃以内。

3.3夏季（6-8月份）指导预报最高气温与实况偏差分析

3.3.1预报与实况偏差较大的情况

弱冷空气快速滑过。夏季弱冷空气自西北部地区向东向南快速划过，此时弱冷空气后部的各站最高温度指导预报较实况偏高2-4℃。

3.3.2预报与实况偏差较小的情况

（1）冷涡后部偏北气流影响。6月13日前期影响黑龙江省的冷涡系统主体移出，全省大部地区处于冷涡后部东北气流影响下，大部地区天气晴好，此时中央台最高气温指导预报较准确，偏差不超过2℃。

（2）槽前脊后西南风。7月3日黑龙江省大部处于槽前西南气流影响下，天气晴好，气温回升，全省大部地区天空状况良好，此时中央台最高气温指导预报与实况较一致，偏差＜±2℃。

（3）低涡底部偏西风。8月1日低涡底部偏西风控制黑龙江省大部地区，北部地区的低涡携带弱冷空气快速划过大兴安岭北部地区，可见大兴安岭北部地区中央台最高气温指导预报偏差较大，预报偏高4-6℃；而偏西气流影响下的其它地区预报与实况偏差很小。

3.4夏季（6-8月份）指导预报最低气温与实况偏差分析

3.4.1预报与实况偏差较大的情况

低层弱冷空气波动。夏季，黑龙江省易发对流性降水，当低层弱冷空气波动配合动力抬升条件时易发局地降水。这种降水天气对温度的预报有较大程度的影响。黑龙江省受西北部地区和西南部地区两股冷空气的影响，大范围地区预报与实况偏差较大，中央台温度指导预报最低气温预报偏高4-6℃。

3.4.2预报与实况偏差较小的情况

（1）冷涡后部西北气流。2014年6月15日，前期影响黑龙江省的冷涡已经基本移出，大部地区处于冷涡后部高压脊前侧的西北气流影响下，气温回升。此时中央台最低温度指导预报较准确，与实况偏差较小，基本在误差允许范围内。同样的天气形势在7、8月都存在，可以说明SCMOC最低气温预报在夏季对这种天气形势预报表现力较好。

（2）稳定的冷涡系统影响。黑龙江省夏季多冷涡系统活动并带来降雨天气。以7月两个天气过程为例，从天气图上可以看出，全省大部地区受冷涡系统影响，850 hPa处于稳定的冷空气控制中。此时中央台最低温度指导预报与实况偏差较小，普遍在2℃以内。

3.5秋季（9-11月份）指导预报最高气温与实况偏差分析

3.5.1预报与实况偏差较大的情况

（1）低涡携带冷空气移入。秋季低涡冷空气较夏季略偏强，冷空气进入的位置中央台最高气温指导预报反应偏慢，对冷空气的移动速度预报效果略差，因此常常预报较实况偏高2-4℃。在这种天气形势下，各地的天空状况和天气现象也是最高气温预报的重要影响因素之一，初秋低涡影响的区域极易产生降水，水汽在近地面蒸发吸收热量、云覆盖阻挡了太阳辐射升温等因素均对温度的预报产生了直接的影响。因此冷涡降水时，温度的影响因素复杂，模式预报稳定性也相对较差。

（2）弱冷空气波动。深秋时节黑龙江省多短波槽活动，其特点是移速快、强度小、生命周期短，这种短波槽一般不会带来明显降水，所经过的地区是以多云为主。SCMOC最高气温预报场对这种冷空气移动速度估计过快或者预报不出短波槽冷空气的影响，忽视了短波槽引起的多云天气对太阳短波辐射增温的削弱作用，因此在短波槽经过的地区最高气温预报往往偏高3-5℃。

3.5.2预报与实况偏差较小的情况

（1）冷涡后部暖空气移入。秋季是冷暖空气的过渡季节，通过对该季节逐日最高温度预报偏差与天气形势对比发现：SCMOC最高气温预报在暖脊影响的天气形势下预报准确，预报偏差均在误差允许范围内。暖高脊影响下多晴好天气，说明SCMOC最高气温在晴好天气下对中低层升温敏感度较高。

（2）稳定的冷空气影响下。秋季，当有冷空气活动时SCMOC最高气温预报往往偏差较大，对冷空气强度及速度预报不准确。然而，在深秋时节（11月份）黑龙江省大部地区850 hPa温度处于0℃以下，高空强冷空气强度高、移速慢，连续多日影响黑龙江省，全省大部地区处于稳定的冷空气影响下，SCMOC产品对模式温度预报的自适应已经调整好，此时SCMOC最高气温预报与实况偏差较小。

3.6秋季（9-11月份）指导预报最低气温与实况偏差分析

3.6.1预报与实况偏差较大的情况

（1）高空涡（槽）移入。秋季的最低气温起伏明显，SCMOC最低气温预报在冷空气进入时预报表现力很差，平均预报偏差在5℃以上。

（2）高空槽移出。高空槽携带冷空气移出黑龙江省上空，暖型高压脊自西部地区移入，此时在暖高脊影响地区，SCMOC最低气温预报偏差较小；在冷空气影响地区预报偏高5-7℃。该天气形势下，黑龙江省东部地区夜间处于冷空气影响下气温较低，白天开始升温，由于基础温度较低，因此最高气温并没有明显的回升。原因是SCMOC温度预报对冷空气移速估计过快，对升温天气预报偏早。

3.6.2预报与实况偏差较小的情况

稳定的偏西（或西南）气流影响下。秋季的最低气温相对于夏季更加难以把握一些，SCMOC最低气温预报在这个季节对冷空气的适应能力差、敏感度低，但在较稳定或者升温的大气环流场中，SCMOC最低气温预报的预报能力较好。高空受偏西或西南气流影响，没有明显的槽脊波动且850 hPa为弱的升温形势。此时，SCMOC最低气温预报与实况偏差较小，大部地区在±2℃之间。

3.7冬季（12-2月份）指导预报最高气温与实况偏差分析

3.7.1预报与实况偏差较大的情况

（1）高空槽（高空涡）影响。冬季，黑龙江省多偏北路径低涡系统影响，冷空气自西北路径或偏北路径东移南压，SCMOC最高气温预报对这个季节冷空气的强度预报能力较差。指导预报最高气温在高空槽（高空涡）扫过的位置预报偏低4-6℃。

（2）弱冷空气波动。与第一种情况相比，冷涡下主体冷空气控制的地方指导预报最高气温预报效果较好，但是在主体冷空气后部有小股弱冷空气波动影响，此时SCMOC最高气温预报对冷空气预报有难度，误差不稳定，预报与实况偏差在±（5-7）℃，可参考性低。

3.7.2预报与实况偏差较小的情况

（1）低涡后部偏北（西北）气流影响。当黑龙江省上空冷涡主体东移时，冷涡后部西北或偏北气流影响时，该地区SCMOC最高气温预报与实况较一致，大部分地区偏差在预报合理范围内。同理，2014年1 月9-10日、1月21-22日、2月1-5日也是同样的天气形势，说明SCMOC最高气温预报在冬季对此类天气形势预报能力较强。

（2）偏西或西南气流影响。冬季多大尺度槽脊运动，高空槽距离较远时，槽前西南风或偏西风影响黑龙江省地区时，SCMOC最高气温预报较准确，预报与实况偏差在1-3℃。

3.8冬季（12-2月份）指导预报最低气温与实况偏差分析

3.8.1预报与实况偏差较大的情况

槽后西北气流影响。冬季西北气流影响下SCMOC最高气温预报效力较好，然而最低气温恰好相反。在12-2月份的多个个例中总结发现：高空槽后（冷涡后部）西北气流（偏西气流）影响下SCMOC最低气温预报与实况偏差较大，大部地区偏高6-8℃，且误差稳定性低，在实际预报中参考性低。

3.8.2预报与实况偏差较小的情况

高空槽（涡）影响。12-2月SCMOC最低气温预报与最高气温恰好相反，高空槽或者冷涡天气影响时，最低气温预报效果明显好于稳定的西北气流或偏西气流影响，全省大部地区预报偏差平均在3-5℃。但总体而言，SCMOC温度指导预报在黑龙江省冬季预报能力明显下降，不论最高气温还是最低气温，预报偏差不稳定，不能很好的按天气形势分类并计算固定偏差，预报可参考性低。

4　小结

（1）SCMOC指导预报对黑龙江省的最高气温预报效果明显好于最低气温。从地域分布上来看，SCMOC最高最低气温指导预报对于北部地区的站点预报偏差较大，对于伊春南部、绥化北部、哈尔滨西部附近的站点预报效力不稳定，对于三江平原一带的站点预报能力较高。

（2）春季（3-5月），冷空气移进时，最高气温预报偏差较大；强暖空气移进时，最低气温预报偏差较大；稳定的冷性系统或暖性系统影响时，最高、最低气温均预报准确。

（3）夏季（6-8月）。弱冷空气波动产生降水（尤其是对流性降水）最高气温与最低气温均偏差较大；中高层为西南或偏西风影响时最高气温预报准确；中高层为西北气流或稳定的冷涡系统影响时 （与有无降水没有明显关系）最低气温预报准确。

（4）秋季（9-11月）。秋季与春季较为相似，冷空气移入时（强冷空气、弱冷空气）最高气温预报偏差较大；暖空气移入或者稳定的冷性系统影响下最高气温预报准确；秋季冷暖空气交替时，最低气温预报偏差较大；稳定的西南或偏西风影响时最低气温预报准确。

（5）冬季（12-2月）。冷空气移入时（强冷空气、弱冷空气）最高气温预报偏差较大；稳定的西北、西南或偏西气流影响时最高气温预报准确；最低气温与最高气温相反，西北气流影响时，预报偏差较大；高空涡影响时预报偏差较小。

参考文献

［1］王丹，高红燕，等.SCMOC温度精细化指导预报在陕西区域的质量检验［J］.气象科技，2014，05.

中图分类号：P456.7

文献标识码：A

文章编号：1002-252X（2016）02-0001-04

收稿日期：2016-3-1

第一作者简介：关铭（1988-），女，黑龙江省牡丹江市人，南京信息工程大学，本科生，助理工程师.

Correction analysis of temperature prediction in Heilongjiang province based on SCMOC

GUAN Ming1，QI Duo1，WANG Ting-ting2
（1.Meteorological observatory of Heilongjiang province，Heilongjiang Harbin 150030；2.Heilongjiang meteorological bureau，Heilongjiang Harbin 150001）

Abstract：This paper deal with the data of 08 temperature guidance forecast from China meteorological bureau with SCMOC in 2014 and its corresponding filed data，then get the temperature guidance forecast and live data of 82 stations in Heilongjiang（some data is missing，and the missing data output by 9999）.The maximum and minimum temperature guidance forecast were processed by the difference of the actual situation，and the forecast deviation was obtained.Analyzed the forecast deviation distribution of all the stations and found that，SCMOC temperature guidance forecast is more accurate in summer；The forecast deviation is more stable in spring and autumn in different weather conditions，and is the most unstable in winter.

Key words：SCMOC temperature guidance forecast；forecast deviation；inspection；weather situation