2017年辽宁省精细化网格预报24h降水预报产品检验

谭政华 高艳波 吉奇

摘要    本文采用辽宁省62个国家级气象站的降水观测资料，对2017年辽宁省精细化网格预报24 h降水预报产品进行了初步检验。结果表明，对于晴雨预报，精细化网格预报对辽宁西部地区的预报效果较好，东部地区晴雨预报准确率相对较低;对于降水预报，精细化网格预报对辽宁东、西部地形复杂地区的降水预报效果较好，对辽宁中部辽河平原地区的降水预报效果较差，主要体现为辽宁中部地区的降水漏报率较辽宁东、西部地区高，并且对于辽宁大部分地区，降水的空报现象较漏报现象严重;对于强降水预报，精细化网格预报对辽宁东南部地区的强降水预报效果相对较好，对辽宁其他地区预报效果整体较差，强降水的漏报、空报现象均较为严重，应用精细化网格预报做强降水预报时需加强订正。

关键词    精细化网格预报;24 h降水预报产品;预报检验;辽宁省;2017年

中图分类号    P459.9        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2019）12-0174-03

随着数值预报技术水平的发展，近年来，格点预报产品的时间、空间分辨率快速提高，精细化格点预报逐步成为重要的天气预报产品之一。评价格点预报的预报效果和针对格点预报进行检验分析是产品应用和误差订正的重要前提，可以帮助业务人员了解预报产品性能和数值模式物理过程设计的合理性[1]。李博渊等[2]分析了ECMWF产品对北疆地区降雪的预报效果，发现该模式对强降雪量级的预报有系统性偏小的特点;井立红等[3]对塔城地区多种降水预报产品进行了检验，发现不同模式对降水预报的效果存在差异;陈圣劼等[4]在数值模式产品的基础上，选取相关预报因子建立了江苏地区的暴雨概率预报方法，提高了暴雨预报准确率;薛春芳等[5]采用面向对象模式诊断分析方法（MODE）研究了日本细网格预报产品的预报效果，发现该模式对高纬度地区的降水强度预报效果较好，但低纬度地区降水落区的面积预报更准确;孙  军等[6]对北京地区冬春季多次弱降水预报的失误案例进行了分析，给出了不同天气形势下弱降水预报主观订正的主要着眼点。

为评价辽宁省精细化网格预报降水预报产品的预报性能，分析降水预报的误差分布特征，本文对2017年辽宁省精细化网格预报的降水预报产品进行了检验分析，为精细化预报产品的业务应用和主、客观订正提供参考。

1    资料与方法

本文使用的资料为辽宁省气象台制作的精细化网格预报降水预报产品和辽宁省62个国家级气象观测站降水观测数据，其中精细化网格预报产品来源于辽宁省气象台，空间分辨率为0.05°×0.05°，约5 km左右，具有较高的空间分辨率。62个国家级气象观测站降水观测数据来源于气象信息系统（CIMISS），根据气象站的经纬度信息，采用双线性插值方法将精细化网格预报的降水预报产品插值为站点数据后，采用站点观测数据对预报产品进行检验，检验指标主要包括晴雨预报准确率、降水预报TS评分、降水漏报率和空报率。基于上述预报产品和观测数据，本文对2017年辽宁省精细化网格预报8：00（北京时，下同）起报的24 h降水预报产品进行检验分析。

2    结果与分析

图1给出了辽宁地区精细化网格预报对晴雨预报和降水预报的检验结果。可以看出，就24 h晴雨预报而言，辽宁西部地区的预报准确率明显高于东部地区。其中，辽宁西部大部分地区的晴雨预报准确率可以达到70%以上，具有一定的可信度;辽宁东部地区的晴雨预报准确率在55%～65%之间，准确率相对较低。精细化网格预报在辽宁地区24 h晴雨预报的准确率呈现自西向东逐步递减的空间分布特征，这在一定程度上与降水的气候分布特点有关，辽宁西部地区年降水总量少、降水过程少;而辽宁东部地区降水总量多，且地形条件复杂。降水预报具有较大不确定性，在一定程度上造成了晴雨预报准确率的上述空间分布特征。对于降水预报的TS评分而言，辽宁中部辽河平原地区降水预报的TS评分相对较低，总体在0.2左右，辽宁东、西部地形复杂区域降水预报的TS评分相对较高，总体在0.25左右;说明辽宁地区精细化网格预报的降水预报产品对地形复杂区域的降水预报有较好效果，在预报业务中有较高的参考价值。另外，从降水漏报、空报率来看，辽宁中部平原地區的降水漏报率较辽宁东、西部地区略高，在一定程度上造成辽宁中部平原的降水预报TS评分相对其他地区较低;但就空报率而言，全省大部分地区降水空报现象均较漏报严重，其中辽宁中部、北部的部分地区的降水空报率可达0.7左右，在精细化网格预报的实际应用中，仍需加强对降水空报的订正。

为进一步评估精细化网格预报对一般性降水和灾害性强降水的预报效果，本文对24 h降水量在0.1～49.9 mm之间的一般性降水预报和24 h降水量≥50 mm的强降水预报分别进行了检验分析。从图2可以看出，辽宁地区精细化网格预报对一般性降水预报的预报效果与图1中降水预报的总体预报效果基本相当，呈现出辽宁中部平原地区降水漏报率相对较高、降水预报TS评分相对较低以及辽宁东、西部地区降水预报TS评分相对较高的分布特征，且辽宁大部分地区的一般性降水空报现象较漏报现象严重。对于≥50 mm的强降水预报（图3）而言，由于强降水的预报难度较大，其预报效果较一般性降水明显偏低，且强降水预报TS评分的空间分布与年降水量的气候分布特征大体相当。强降水预报效果相对较好的区域主要集中在辽宁东南部沿海地区，这些区域纬度偏南、年降水量多、强降水发生概率高，说明精细化网格预报对强降水的预报效果可能与气候概率有一定关系。另外，在辽宁西部的建平地区，强降水预报的TS评分也相对较高，体现了精细化网格预报对强降水的预报效果具有很强的局地性。在辽宁其他大部分地区，强降水预报的TS评分均在0.1以下，且漏报、空报现象较为严重，说明辽宁地区精细化网格预报对强降水的预报还具有较大的不确定性，对于强降水过程的预报，在应用精细化网格预报产品时仍需结合多种资料和方法进行主、客观订正。

3    结论与讨论

3.1    结论

通过站点观测资料对2017年辽宁省精细化网格预报的24 h降水预报产品进行检验分析，可以得到以下结论。

（1）辽宁省精细化网格预报的降水预报产品对辽宁西部地区的晴雨预报准确率相对较高，对东部地区晴雨预报准确率相对较差。因此，在辽宁东部地区应用精细化网格预报做晴雨预报需加强订正。

（2）辽宁省精细化网格预报对辽宁东、西部山区的降水预报效果较好，对辽宁中部平原地区的预报效果相对较差，主要表现为辽宁中部平原地区的降水漏报率相对东、西部地区高;对辽宁大部分地区而言，降水空报现象较漏报现象严重，在应用时需加强订正。

（3）辽宁省精细化网格预报对一般性降水的预报效果与降水预报总体效果类似，但对于强降水预报仅在辽宁东南部地区有一定预报能力;对于辽宁省其他大部分地区，强降水预报的漏报和空报均较为严重。因此，精细化网格预报对辽宁地区的强降水预报具有较大不确定性，仍需加强主、客观订正方法的研究和应用。

3.2    讨论

本文使用辽宁地区62个国家级气象观测站的观测资料对辽宁省2017年精细化网格预报24 h降水预报产品进行了初步检验分析，由于辽宁省精细化网格预报开展时间相对较短且处在不断发展过程中，仍需对长序列预报产品连续开展预报检验，客观评价精细化网格预报的预报性能。对于精细化网格预报而言，由于其具有较高的时间、空间分辨率，在一定程度上能够反映降水过程尤其是强降水过程的中尺度天气系统特征，因而仍需采用高时空分辨率的自动站观测数据和格点分析数据对其进行精细化检验，更为细致地分析网格預报的误差分布特征，评价网格预报对不同天气系统的预报能力。另外，精细化网格预报降水预报产品在不同季节的预报效果检验也是值得关注的问题，尤其是夏季降水集中时期的预报效果仍需进一步检验评估，从而为开展精细化网格预报的主、客观订正方法研究提供依据和参考。

4    参考文献

[1] 潘留杰，张宏芳，王建鹏.数值天气预报检验方法研究进展[J].地球科学进展，2014，29（3）：327-335.

[2] 李博渊，赵江伟，王小号.ECMWF细网格TP产品在北疆降雪天气中的预报性能检验[J].沙漠与绿洲气象，2016，10（6）：41-48.

[3] 井立红，高婧，赵忠，等.数值预报模式在新疆塔城地区降水预报中的检验[J].干旱气象，2017，35（1）：134-141.

[4] 陈圣劼，孙燕，刘安宁，等.江苏暴雨概率预报及其业务应用[J].气象科学，2016，36（2）：269-274.

[5] 薛春芳，潘留杰.基于MODE方法的日本细网格模式降水预报的诊断分析[J].高原气象，2016，35（2）：406-418.

[6] 孙军，马学款，代刊，等.北京几次弱降水过程预报失误分析[J].气象，2018，44（1）：26-41.