ECMWF对广安地区晴雨预报性能检验及订正方法分析

王 平,陈文林

(四川省广安市气象局，四川 广安 638000)

0 引言

随着数值预报模式的分辨率不断提高，精细化天气预报越来越依赖于高分辨率的数值预报产品。数值预报产品的检验是天气预报科研和业务中的重要环节，为了提高预报准确率，国内外专家基于数值预报进行了检验工作[1-5]。

EC发展迅速，降水预报效果优于其他模式[6-8]，是一线天气预报员的主要参考工具。国内外专家对EC降水预报研究分析做了大量工作，翟振芳[9]等对EC在安徽省降水预报性能进行了检验，发现预报性能总体较稳定，但存在预报过度现象，尤其是弱降水空报率较高；张超[10]等对云南区域EC模式降水预报进行定量检验，发现EC模式对于地形平缓地区预报误差小，对地形复杂地区预报误差大；张宏芳[11]等对比分析了ECMWF、日本高分辨率模式降水预报能力，表明EC对降水的预报优于日本模式，降水发生频率较实际偏高，通过调整阈值改变预报偏差能够在一定程度上提高预报技巧。2015年1月起EC升级，时间分辨率和空间分辨率进一步精细化。目前，对升级后EC降水预报性能检验的研究较少。本文检验了72 h内EC降水资料对广安地区的晴雨预报性能，并分析订正方法，以期提高预报质量。

1 资料与方法

1.1 资料

使用资料分为2类：第1类实况资料为2015—2017年广安地区4个国家观测站降水实况观测资料。第2类数值模式资料为同时段20时起报的EC地面降水资料，空间分辨率0.125°×0.125°；预报时效为3～72 h，时间分辨率为3 h。

1.2 检验方法和内容

EC格点资料与站点资料匹配采用插值原则，即分别对4个观测站点周围4个格点数据插值到观测站点，每个站点的格点预报值权重系数为该格点距站点距离的倒数。

检验方法按照《全国城镇天气预报质量国家级检验方案》执行，以12 h为检验单元，检验时效为12～72 h。

2 晴雨预报性能检验

2.1 正确率检验

表1汇总了72 h内的晴雨预报准确率，可见12 h 晴雨预报准确率最高，为71.9%～88.1%，72 h 准确率下降为31.7%～71.9%；同时，各时效之间，准确率存在明显的波状变化趋势，昼夜差异明显，以24 h为单位，夜间准确率高于白天，且随着时间的延长，准确率呈下降趋势。

表1 0～72 h晴雨预报准确率(单位：%)

2.2 空报率检验

表2汇总了72 h内的晴雨预报的空报率，可见12 h晴雨预报空报率最低，为9.8%～27.6%，平均17.9%；72 h空报率上升为25.0%～68.3%，平均空报率达40.9%；同时，分析各时效之间变化，发现空报率存在明显的昼夜差异，以24 h为单位，夜间空报率明显小于白天，且随着时间的延长，空报率呈增大趋势。

表2 0～72 h晴雨预报空报率(单位：%)

2.3 漏报率检验

表3汇总了72 h内的晴雨预报的漏报率，可见除5、9月漏报率略高外，各月之间漏报率无明显变化趋势；以24 h为单位，夜间漏报率略大于白天，但随着时间的延长，漏报率变化趋势不明显；各时次平均漏报率仅为1.4%～3.9%，整体漏报率较低。

表3 0～72 h晴雨预报漏报率(单位：%)

综合以上分析，72 h内晴雨预报夜间准确率均高于70%，白天平均高于60%，整体准确率较高，有一定的参考价值，但仍有进一步订正空间。降水预报过度问题较明显，72 h内，夜间空报率为17.9%～26.1%；白天空报率达到32.1%～40.9%，是影响准确率的主要因素。因此，有必要进一步分析空报较多的原因，寻找科学有效的订正指标，提高晴雨预报准确率。

3 订正条件分析

通过分析EC降水空报时降水量的分布特征，可知当EC预报降水量R(R≤3.0 mm)较小时，更易发生空报。订正时，R取R1≤0.5 mm,当EC预报降水R满足R1取值范围时，订正为预报无降水。同样，分别取R2≤1.0 mm、R3≤1.5 mm、R4≤2.0 mm、R5≤2.5 mm和R6≤3.0 mm, 对2015—2017年EC预报降水量R≤3.0 mm的1417个样本进行晴雨预报检验。同时，由于降水量级存在明显的季节性差异，分季节检验订正效果。

4 订正效果检验及订正指标

通过上述订正方法，对预报降水量各取值范围和各时次订正后的准确率变化统计如表4～表7。由表可见，除春季12 h内晴雨预报为负订正外，其余以正订正为主；夜间的12 h、36 h、60 h时次相较于白天的24 h、48 h和72 h时次订正效果差，即夜间订正效果弱于白天；夜间和白天，随时间延长，订正效果呈增长趋势。

表4 冬季0～72 h订正后晴雨预报准确率变化(单位：%)

表5 春季0～72 h订正后晴雨预报准确率变化(单位：%)

表6 夏季0～72 h订正后晴雨预报准确率变化(单位：%)

表7 秋季0～72 h订正后晴雨预报准确率变化(单位：%)

根据上述，选取各季不同时次晴雨预报的最优降水订正指标。从指标变化来看，不同季节有较明显区别，夏季数值最大，其次是冬季，春、秋最小；不同时次之间无明显变化。表8汇总了降水订正指标和订正后的晴雨预报准确率。订正后的准确率随时次的延长，呈略下降趋势；订正后准确率大部分在80%以上，平均准确率为79.2%～84.0%，较未订正前分别上升5.3%～21.5%，其中白天提升最大，为2成左右，说明订正效果良好。

表8 0～72 h订正指标及订正后晴雨预报准确率

5 结论与讨论

综合预报性能检验分析，可以得到以下结论。

①EC客观晴雨预报准确率整体较高，为57.7%～78.7%，有一定的参考价值；夜间和白天有较大差距，以24 h为单位，夜间高于白天，且随着时间的延长，均呈下降趋势。

②EC客观晴雨预报的空报率较高，为17.9%～40.9%，是影响晴雨预报准确率的主要因素，72 h内空报率随时间的延长，呈增长趋势；同时，以24 h为单位，夜间空报率小于白天。

③EC客观晴雨预报的漏报率较低，为1.4%～3.9%，且无明显的时效和月季变化。

④进行订正预报后，晴雨准确率大部分在80%以上，平均准确率为79.2%～84.0%，较未订正前分别上升5.3%～21.5%。因此，以上订正指标可有效改善晴雨准确率。

⑤对数值模式的预报性能检验方法是点对点的检验，实际工作中，局地降水、雨带位置的偏差等亦是影响预报质量的因素。因此，预报人员在实际工作中，应科学合理的使用检验结论。