本溪地区T639降水预报产品检验及误差订正

寇思聪+唐秋艳+魏海宁

摘要 本文对2013—2015年起报时间为20：00、预报时效为48 h的逐日T639模式降水预报产品，按照中短期预报质量检验办法检验，发现T639在本溪地区全年晴雨预报准确率为69.5%，空报率为25.6%，漏报率低于5%，且夏季预报准确率最高。为提高T639模式降水预报产品预报质量，本文采取历史相似误差订正法对其进行订正，发现订正结果对降低空报率、提高预报准确率具有积极作用。

关键词 T639；降水預报；数值预报检验；历史相似；误差订正；辽宁本溪

中图分类号 P457.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0203-02

随着预报技术的发展，数值预报产品在预报制作中所占比例越来越大，目前由国家局下发的降水数值预报产品种类较多，为预报员提供了多种参考依据。多年来，国内一些省、市级台站均有过数值预报客观订正这方面的尝试，也取得了一系列成果，而且历史相似个例越来越多地被引入到数值预报的订正之中，胡 鹏等[1]将泛相似预报与汛期预报相结合，刘广超[2]利用相似误差订正方法，对T106L19进行订正。但大多数历史相似订正预报鲜有延伸至对降水预报的订正，加之目前对于暴雨雪等灾害性天气预报研究较多，缺乏对一般性降水行之有效且实用的预报方法。故此，本文通过降水预报检验分析模式降水预报特点，并据此有针对性地进行订正。

1 T639模式降水预报检验

为便于预报工作需要，本文选取2013—2015年起报时间为20：00、预报时效为48 h的逐日T639模式降水预报产品为检验对象，实况资料选用本溪地区的降水观测资料，如遇资料缺失则该日不参与检验。由于T639降水资料为分辨率为1.125°×1.125°的格点资料，格点与城镇站点并非一一对应，为了方便检验，将预报产品通过双线性插值法插值到本溪市3个国家气象基本站（本溪市国家基本站、本溪县国家基本站、桓仁县国家基本站）再进行质量检验。如预报有降水，任何一站出现降水则记为正确；如预报无降水，任一站出现降水则记为漏报；如预报有降水，3个站均未出现降水，则记为空报。

通过检验发现T639在本溪地区全年晴雨预报准确率为69.5%，空报率为25.6%，漏报率低于5%。进一步分析发现，参与评分的降水天数中，25 mm以上的降水预报准确率均高于90%，尤其暴雨及以上降水在研究时域内没有出现漏报，参考价值较高；10 mm以下降水预报准确率较低，空报率和漏报率都远高于其他级别降水（表1）。

在出现的52次漏报中，47次降水量为0.1～9.9 mm、3次为10.0～24.9 mm、2次为25.0～49.9 mm，未出现50 mm以上降水漏报。各月均出现漏报，其中11月漏报次数最多，为9次；从季节看，夏季预报准确率最高，达到了41.1%，远高于其他季节。空报主要集中于冬、春2季，由于本溪地区冬、春2季冷空气活动频繁，但湿度条件较其他季节差，这是造成空报增多的一个因素。秋季的降水漏报达到了38.5%。

2 预报订正

历史相似订正法是利用历史资料的误差统计特征，对现有的数值预报模式的预报结果进行动力或者统计订正。对地市一级气象部门来说历史相似订正法具有简便易行的优势[2]，同时由于这种方法可完全采用计算机编程来实现，可以避免主观影响因素。因此，本文采取这种方法对T639模式降水预报产品进行订正。

2.1 资料选取及处理

选用2011—2015年T639模式20：00起报的分辨率为1.125°×1.125°的逐日全球模式数值预报产品建立资料库。通过对T639模式主要预报产品的筛选，选取500、700、850、925 hPa层次的高度场、温度场、风场、垂直速度场、比湿场、相对湿度场、温度露点差、UV风场、2 m温度以及降水量预报入库，预报时效均选24 h为间隔，即24、48、72、96、120、144、168 h。为方便资料处理，除降水实况采用地面常规观测资料外，其他要素的实况场均利用该要素的0：00预报时效场代替。

考虑到本预报方法涉及大量数据运算，且运算过程中无需太多人为干涉，因而所有资料处理采用Fortran语言编程进行筛选、计算，生成可执行文件，并加入计划，每天上午自动运行，订正结果存为Micaps第三类数据，以方便预报员调用。

为简化运算，选取2013—2015年所有日降水量≥0.1 mm的降水日作为历史个例，存入历史降水个例库。每日早7：00读取前一日20：00数值预报产品以及常规观测资料（自动站降水量数据），存入实时资料库。如果当天有≥0.1 mm的降水，则在次日21：00将实时数据库里的资料存入历史数据库，积累历史个例库资料。由于存入资料库的数据为全球范围，数据量大，因而在存入之前，需要对资料进行裁剪，裁剪范围为118°～127°N，35°～45°E，这个范围既能包含本溪地区降水主要影响系统关键区，又可以大大缩减数据量，进而使后期运算量减小。对历史个例库里的数据与实况对比进行误差分析，将误差分析结果存入误差资料库。

2.2 相似个例筛选

通过对比赵中军等[3]、唐 冶等[4]、刘广超[2]、李 龙[5]等对相似预报方法的研究或试验中选取历史相似个例的方法后，本文选择借鉴赵中军等人研究过的逐级筛选的方法选取历史相似个例，主要从场相似和要素相似进行筛选。

主要的筛选依据是相关系数，公式如下：

筛选的范围是历史个例库里所有在当前日期前后10 d内的个例。按照高度场相似、风场V分量相似、温度场相似、垂直运动相似、相对湿度相似的顺序进行逐级筛选。最终确认降水相似个例。

筛选过程如下：①读取数值预报500～925 hPa 0：00次高度场（或其要素场）；②与历史个例库中的0：00次高度场（或要素场）进行对比，计算每个格点上的相似系数；③将各层相似度≥0.7（统计获取）的个例作为备选个例。其中相对湿度仅对850 hPa或925 hPa进行相似判断。

2.3 24 h降水量预报订正

对筛选来的相似个例按照场相似度求出权重，按照此权重对相似个例对应的实际降水预报误差进行订正，将插值到站点的降水量预报用此误差进行订正，得出降水量预报。

2.4 48～168 h预报订正

根据之前的历史相似个例以及对应的误差方程，分别对48 h高度场、风场（V分量）、温度场、相对湿度场、垂直速度场进行订正，用订正出来的场数据与历史个例库中对应的时域范围内个例进行对比，进一步订正48 h降水。72～168 h降水量订正步骤与48 h相同。

2.5 城镇降水预报

对24 h降水量格点进行插值，采用双线性插值法，获得本溪市境内54346、54349和54365 3个站点的城镇降水客观预报，出于实际应用考虑，将48、72、96、120、144、168 h预报结果按照Micaps第三类数据格式存储，方便调阅。

2.6 订正结果检验

通过对2016年6—9月降水预报的检验，发现和订正前T639模式降水预报相比，本预报方法可以在一定程度上减少30%左右的空报，在減少漏报方面表现不明显。总体来说晴雨预报准确率比数值预报略有提高。就减少空报来说，48 h最优，72、24 h其次，96 h以后表现不明显。在不分级降水量预报方面偏大或偏小规律不明显。

3 结语

本文对2013—2015年起报时间为20：00、预报时效为48 h的逐日T639模式降水预报产品按照中短期预报质量检验办法检验，结果发现T639在本溪地区全年晴雨预报准确率为69.5%，空报率为25.6%，漏报率低于5%；空报和漏报主要出现在10 mm以下降水预报中，漏报主要出现在秋季；夏季预报准确率最高，冬季、春季准确率较低。

4 参考文献

[1] 胡鹏，谷湘潜，康红文. 泛相似预报法在汛期降水预报中的应用[J].气象学报，2005（2）：250-255.

[2] 刘广超.基于历史相似样本的数值预报产品订正研究[C]//.S2短期气候预测.中国气象学会，2012：5.

[3] 赵中军，尚可政，王玉国，等.数值预报产品的历史相似订正方法研究[J].兰州大学学报（自然科学版），2012（2）：68-74.

[4] 唐冶，李如琦.相似方法在新疆强降水短期预报中的应用[J].沙漠与绿洲气象，2008（5）：20-23.

[5] 李龙，唐万年.台北地区冬季降水相似预报试验[J].解放军理工大学学报（自然科学版），2005（3）：303-306.