欧洲细网格2米温度预报产品在防城港市地区的检验

黄春华 彭俊龙 黄滢

摘 要：利用欧洲中心细网格2米温度预报产品和防城港市自动站气温资料进行分析。结果表明：24小时全年低温准确率79.6%，低温预报参考作用较大；低温预报在夏季准确率较高，高温预报在冬季准确率较高，预报准确率与预报时效成反比；高温预报准确率较高的地区位于防城港市东南部、沿海和市东北部一带，整体准确率不高；夏秋季节，高温预报比实际数值小的情况占大多数，低温预报比实际数值大的情况占大多数；地形高度影响低温预报准确率。

关键词：温度；预报检验；准确率

中图分类号：P457.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）28-0073-03

Abstract： The temperature data of Fangchenggang City Automatic Station and the ECMWF two-meter temperature forecast products are analyzed. The results show that the accuracy of 24-hour low temperature forecast is 79.6% in the whole year， the reference role of low-temperature forecast is larger， the accuracy of low-temperature forecast is higher in summer， the accuracy of high temperature forecast is higher in winter， and the accuracy of low-temperature forecast is inversely proportional to that of forecast time-effect. The high temperature forecast accuracy area is located in the southeast of Fangchenggang City， the coastal area and the northeast area of Fangchenggang City， and the overall accuracy rate is not high. In summer and autumn season， the high temperature forecast value is smaller than the actual value account for the majority. The low temperature prediction is larger than the actual value of the majority of cases； terrain height affects the accuracy of low temperature prediction.

Keywords： temperature； forecast test； accuracy

1 概述

隨着气象科技的进步和社会经济的发展，各行各业和人民群众对气象服务的需求在不断地增加，气象部门在天气预报中面临着新的挑战——精细化预报[1]。精细化天气预报业务也是全球预报业务发展的总体趋势，中国气象事业发展战略把精细化天气预报业务列为了改革的重点发展方向之一[2]。随着气象业务现代化建设的快速发展，数值天气预报模式日趋完善，预报精度也不断提高，这给精细化天气预报提供了重要的科技支撑，但是，预报值与实际值之间始终存在误差。为了掌握数值预报产品的预报性能，更好地对数值预报进行解释应用，就需要对数值预报产品进行检验，为定量预报提供订正的依据。为此，不少气象科技人员对不同预报模式的产品进行了检验。陈海凤等[3]对EC细网格温度预报产品在升温、降温、平缓天气3种不同天气背景下的预报结果进行对比检验分析，指出当贵阳地区出现升温时，预报质量较好，当出现降温时，预报效果较差。祁丽燕等[4]指出不同季节高温和低温预报差异明显，不同地理区域预报性能差别较大，不同天气形势下的温度预报性能亦不同。

本文通过对防城港市区域内EC细网格2米温度预报产品与实况资料的对比分析，检验EC细网格2米温度预报产品的预报质量，了解模式对本地的预报性能，为防城港市的温度预报提供参考的依据。

2 资料及方法

2.1 资料来源

资料使用2015年6月-2016年5月，20时（北京时）起报的EC模式的细网格地面2米温度预报产品和防城港市区域自动站20-20时的最低气温和最高气温实况。

2.2 研究方法

2.2.1 EC细网格2米温度预报资料的提取

EC细网格2米温度提供的资料时次是0-72h为3h间隔，本文所取的最高、最低温度为预报时次范围内各格点的最大值和最小值。即24h预报的最高、最低温度从03、06、09、12、15、18、21、24时次中挑出，48h预报的最高、最低温度从27、30、33、36、39、42、45、48时次中挑出，72h预报的最高、最低温度从51、54、57、60、66、72时次中挑出。根据防城港市范围内格点上的温度值，通过vb编程，用反距离加权法[5]插值出防城港市各乡镇自动站点的温度预报值。利用该插值方法进行气象要素的插值，可解决区域内气象台站稀少且分布不均的问题，有效地提高气象要素空间分辨率。其优点是站点有可靠的观测数据，预报值和观测值可以进行对比分析。

2.2.2 温度检验使用的方法

3 检验结果分析

3.1 预报准确率月分布特征

分析图1，24小时，6-10月高温预报的准确率基本都在40%以下，从11月到次年3月准确率相对较高，其中最高是1月份和3月份，都达到60%；从5月份开始又降到30%左右.而24小时最低温度预报的准确率与最高温度准确率基本呈相反的趋势，6-9月份最低温度预报准确率都在80%左右，其中9月份最高，达到了86%，10月突降到74%，11月份又回升。10月到次年1月份，温度预报准确率呈波动形势。2月份降至最低，预报准确率只有67%，3月后又开始逐步上升，至5月份可达到87.8%，可见，在夏季24小时低温预报准确率较，24小时高温预报准确率较低。冬季则相反，高温预报准确率较高，低温则偏低。且低温预报准确率总体比高温预报准确率要高，全年平均最低温度准确率79.6%，而最高温度准确率只有40.6%，可见ECMWF的细网络资料的最低温度预报在全年的参考作用非常大。特别是在6-9月份，预报准确率较平稳。而秋季10月份后，受北方冷空气南下影响，冷暖空气交替活动频繁，升温和降温的速度和幅度都比较大，且气温变化剧烈，低温预报准确率呈现起伏较大的波动。

48、72小时的预报准确率的波动趋势和24小时预报准确率波动趋势一致。其中72小时波动起伏比24、48小时更明显一些。

3.2 预报准确率季节分布特征

根据季节来分析（图2）， 24-72小时低温预报准确率趋势基本相同，预报准确率的季节变化明显，夏季（6-8月份）和秋季（9-11月）的预报准确率相对较高，冬季（12月-次年2月）预报准确率最低，春季（3-5月）预报准确率回升。0～24h日最低气温预报准确率在夏、秋季节较高，冬、春季节较低。

24-72小时低温预报准确率，夏季达到80%左右，秋季达到82%，冬季下降明显，春季又有所回升。无论是春夏秋冬，24-72小时低温预报准确率都是逐渐下降的，即预报时效越长，准确率越低，24小时的低温预报准确率最高。

从图3看出，24-72小时高温预报准确率，夏季达到28%左右，秋季达到31-34%，冬季明显上升到50%以上，春季又有所下降。无论是春夏秋冬，24-72小时高温预报准确率基本呈现下降趋势， 24小时的高温预报准确率最高。对比图4和图5分析，同时效内的最低气温的预报准确率高于最高气温预报准确率。

3.3 预报准确率空间分布

通過Arcgis软件，对数据进行IDW插值并绘图得出高低温预报准确率的空间分布图。分析图4，各区域自动站点24小时高温预报准确率均较低，预报准确率较高的地区主要是位于防城港市东南部、沿海和市东北部一带，但是准确率也不高，较高仅为为50%-68%。而在市中部十万大山两侧的高温预报准确率较低，仅有11%-31%。

分析图5，低温预报准确率普遍较高，可达85%以上，低温预报准确率较低的地区主要是一些高山站和十万大山山区中部，以及沿海的个别站点。

48小时和72小时的低温预报、高温预报准确率的空间分布图和24小时的基本相似。

3.4 正负误差比例分析

6-11月份高温预报的负误差比例较高，即夏秋季高温预报比实际数值小的情况占大多数，说明最高气温报低的时候居多。12月-次年3月，正负误差比例逐渐接近，到4月份后，负误差比例又上升。最高气温总体上是报低的时候居多。48-72小时的高温预报误差比例基本和24小时高温预报误差比例趋势相同。

24小时低温预报，6-11月份低温预报的正误差比例较高，即夏秋季低温预报比实际数值大的情况占大多数，说明最低气温预报报高的时候居多。12月-次年3月，正负误差比例相当，到4月份后，正误差比例又上升。48-72小时的低温预报误差比例基本和24小时低温预报误差比例趋势相同。

3.5 地形对气温预报准确率的影响

防城港市地处广西南部，南临北部湾，十万大山山脉横穿境内，山脉南北两侧气温差异大。为了分析防城港市复杂地形对细网格温度预报质量的影响，分别计算了高温、低温预报准确率与海拔高度的相关系数。根据计算结果，24-72小时低温预报准确率与海拔高度的相关系数分别是-0.590、-0.546、-0.603，在显著性水平为t=0.01下线性关系显著。而24-72小时高温预报准确率与海拔高度的相关系数分别为-0.146，-0.122，-0.105，但是均没有通过显著性水平为t=0.01的检验。可见，地形高度对低温预报准确率影响较大。

4 结束语

本文利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）细网格2015年6月-2016年5月的2 米温度预报对防城港市内区域自动站的不同时效内的预报准确率进行了检验，结果表明：

（1）全年平均最低温度准确率79.6%，而最高温度准确率只有40.6%，最低温度预报参考作用较大，特别是在6-9月份，低温预报准确率较平稳。

（2）低温预报在夏季准确率较高，而高温预报在冬季准确率较高。无论是高温预报还是低温预报，预报准确率与预报时效成反比，24-72小时预报准确率都是逐渐下降的，其中24小时的预报准确率最高。

（3）从空间分布看，高温预报准确率较高的地区主要位于防城港市东南部、沿海和市东北部一带，但整体准确率不高，最高不超过70%。而低温预报准确率整体较高，大部分准确率可达75%以上，低温预报准确率较低的地区主要是一些高山站和十万大山山区中部，以及沿海的个别站点。

（4）夏秋季节，高温预报比实际数值小的情况占大多数，即最高气温报低的时候居多，低温预报比实际数值大的情况占大多数，即最低气温报高的时候居多。

（5）地形高度影响低温预报准确率，二者之间的相关系数通过了显著性检验。

参考文献：

[1]矫梅燕.关于提高天气预报准确率的几个问题[J].气象，2007，33（11）：3-8.

[2]丑纪范，赵柏林.中国气象事业发展战略研究现代气象业务卷[M].北京：气象出版社，2004：139.

[3]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）：22-24.

[4]祁丽燕，黄明策，苏洵.华南西部欧洲细网格2m温度预报误差分析[J].气象研究与应用，2015，36（4）：1-7.

[5]中国气象局.中短期天气预报质量检验办法（试行）（气发[2005]109号）[Z].