广东区域智能网格实况分析产品的检验评估

2021-03-16陈玉玮黄晓莹

广东气象 2021年1期

陈玉玮，黄晓莹

（广东省气象台，广东广州 510640）

全国智能网格实况融合分析产品（简称“网格实况”）作为全国智能网格预报产品的一部分，主要用于为全国智能网格预报业务开展滚动订正和预报检验提供支持［1-3］。为了了解不同版本的网格实况在广东区域的质量情况，本研究对广东区域2020年的网格实况进行检验评估。

1 资料与方法

本研究参与质量评估的产品包括中国气象局下发的两套网格实况产品，分辨率分别为5 km（2017年9月至今）和1 km（2020年8月至今），气象要素涵盖温度、降水、风等，具体产品集为 CLDAS、CMPAS、HRCLDAS1km_gd和 CMPA1km_gd。用于检验的站点实况数据包括：（1）降水用质控后的水文站降水观测数据；（2）其余要素用质控后的国家气象观测站和区域自动站观测数据。网格和站点实况的时空匹配方法：（1）逐日起止时间为 20：00（北京时，下同）；（2）各要素用自然相邻插值对比评估。

本研究通用的产品质量评价指标有平均误差（ME）、平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）、相关系数（COR）；降水分级评估指标有等级均方根误差和TS评分。另外，因为1 km网格实况数据不够1年，仅作个例对比评估。

2 温度网格实况评估

2.1 评估结果

基于国家气象观测站气温实况，2020年温度网格实况的各项评估结果如表1所示，逐时、极值温度的平均绝对误差均小于1℃，最低气温的误差略大；各评估项目的相关系数均在0.97以上，最高气温的相关系数较高。

表1 2020年5 km温度网格实况评估结果

基于国家气象观测站和区域自动站的全省误差分布特征：（1）逐时温度误差较大区域在清远西北部地区、东南部沿海和徐闻站，平均绝对误差最大达到1.0℃；（2）日最高气温误差较大站点有连山、南澳和徐闻站，平均绝对误差分别为 1.5、1.7和1.6℃（图略）；（3）日最低气温误差较大区域集中在北部山区和南部沿海，平均绝对误差最大达到3.0～4.0℃（图1）。

2.2 个例对比评估

挑选新丰站，对比评估11月5和1 km的温度网格实况数据质量（图2）。

图1 2020年5 km温度网格实况日最低气温平均绝对误差分布（单位：℃）

图2 2020年11月新丰站5和1 km逐时温度网格实况数据对比图

由图2可以看出，11月多弱冷空气影响广东，新丰站出现多次温度波动；对比两组网格实况数据，网格的温度趋势与站点实况相近，但是最高、最低温度均高于站点实况。

3 降水网格实况评估

3.1 评估结果

5 km降水网格实况区分为二源融合快速产品和三源融合实时产品，基于水文站降水观测实况，2020年二源融合的不分级降水均方根误差为5.92 mm，相关系数为0.66；三源融合的不分级降水均方根误差为4.79 mm，相关系数为0.72。对分级降水进行对比评估（表2），随着降水量级增大，网格实况的误差随之增大，整体而言，三源融合各降水量级的评估效果好于二源融合。24 h暴雨以上量级降水的均方根误差分布显示（图3），误差较大站点位于西南部、珠三角北部以及东部地区，误差值在30～40 mm以上，上述大值区和广东省3大暴雨中心基本吻合，说明暴雨多发区的网格实况误差会更大。

表2 2020年二源融合和三源融合的5 km降水网格分级评估结果

图3 2020年三源融合-5 km 24 h暴雨以上量级降水网格实况均方根误差分布（单位：mm）

3.2 个例对比评估

受弱冷空气和锋面低槽影响，9月12日广东省中部和东部地区出现暴雨降水。对比各版本的降水网格实况（图4），可以看出，中部偏西和东南部沿海地区的网格降水量级均相比站点实况偏小；珠三角地区的网格降水均偏大；1 km实时融合分析降水网格数据较接近站点实况。

4 10 m风速网格实况评估

4.1 评估结果

图4 2020年9月11日20：00—12日20：00广东省降水网格实况数据平均误差对比

基于国家气象观测站和区域自动站的数据进行评估，2020年10m风速的网格实况普遍比站点实况偏低，平均误差为-0.73 m/s，绝对误差为0.92 m/s。网格实况误差较大区域主要在广东省北部和南部沿海地区（图5）。对分级风速进行对比评估（表3），0级（静风）的网格风速大于站点风速，1级以上随着风级增大，网格实况的误差随之明显增大，7级以上风速平均绝对误差达8 m/s。