2015—2017 年宁夏各天气预报参考产品质量检验分析

2021-03-27陈利伟吴志岐马兴明郭军伟杨天柳

农业科技与信息 2021年2期

陈利伟，吴志岐，马兴明，郭军伟，杨天柳

（1.西吉县气象局，宁夏西吉756200；2.泾源县气象局，宁夏泾源756400）

数值天气预报已经成为现代气象业务的重要支撑，宁夏气象台近几年也开发引进了数十种数值预报模式，如ECMOS 月、ECMOS 季，T639MOS 月、T639MOS季和WRF9KM、WRF3KM及WRFRUC 等。

张成军等检验了数十种数值模式释用产品在宁夏天气预报业务中的预报性能，发现中央气象台指导产品预报最低、最高温度准确率并非最高，不应以中央气象台指导产品为主要参考产品[1]。刘梅等分析检验了广东省、山东省、云南省及广州市区的城镇预报质量[2-5],杨亚利等对铜川乡（镇）及旅游景点预报质量进行了探析[6],熊伟等分析检验了多种数值预报产品对贵州、云南及江西的降水预报能力[7-9]，发现同一模式对不同地区、不同季节、不同预报要素的预报能力也不尽相同。

虽然上述学者对城镇天气预报质量及数值预报能力做了大量分析检验，但由于气候背景不同，在预报人员变动及数值模式改进等因素的影响下，仍需分析检验最新的城镇天气预报质量及数值预报能力。

1 资料与方法

1.1 资料

预报资料：2015 年1 月到2017 年12 月3 年中央气象台指导产品和多种数值模式释用产品中的24～72 h 部分。

实况资料：2015 年1 月到2017 年12 月3 年宁夏20 个国家级气象站的气温和降水资料。

1.2 方法

采用《全国城镇天气预报质量检验方案》中的方法，计算各种预报产品预报最低温度、最高温度、晴雨（雪）及一般性降水的准确率。

2 数值模式预报准确率

2.1 最低温度

T639MOS 月预报最低温度在24 h 和72 h 准确率最高，分别为74.35%和66.36%，48 h 准确率排名第二，为70.39%；T639MOS 季在48 h 准确率最高，为70.76%，在24 h 和72 h 准确率排名第二，分别为73.39%和65.30%；误差择优平均在24 h 和48 h 准确率排名第三，分别为71.78%和68.42%，在72 h 准确率排名第四，为64.99%（见表1）。

2.2 最高温度

ECMOS 月预报最高温度在24～72 h 准确率均排名第一，分别为72.47%、70.34%和67.99%；ECMOS 季准确率均排名第二，分别为72.25%、70.32%和66.89%；误差择优平均准确率均排名第三，分别为72.07%、67.52%和63.49%（见表2）。

表2 2015—2017 年最高温度24～72 h 各参考产品正确率

2.3 晴雨(雪）与一般性降水

由于晴雨（雪）和一般性降水具有明显的季节特征，在每年的1—4 月和10—12 月降水次数较少，检验意义较小，因此检验晴雨（雪）与一般性降水只选取5—9 月进行检验。以2015 年5—9 月准确率最高的6 种参考产品为标准，2016 年和2017 年选取同样的6 种参考产品进行检验。

从图1 中可以看出，2015 年24 hT639MOS 季准确率最高，为87.50%；中央气象台指导产品排名第二，为83.49%；WRFRUC、误差择优权重、误差择优组合和WRF3KM 排名第三到第六。2016 年WRF3KM准确率排名第一，为83.23%；中央气象台指导产品排名第二，为80.11%；T639MOS 季、WRFRUC、误差择优权重和误差最优组合准确率排名第三到第六。2017 年WRF3KM准确率也排名第一，为88.98%，WRFRUC、T639MOS 季、误差择优权重和中央气象台指导产品确率也都超过了80%，误差最优组合准确率最低，为78.04%。WRF3KM准确率逐年上升且上升幅度较大，从2015 年的72.76%上升到2017 年的88.98%；中央气象台指导产品准确率较稳定，三年的准确率均超过80%；T639MOS 季表现也较好；WRFRUC、误差择优权重、误差择优组合3 种数值模式准确率较低，3 年里至少有两年的准确率低于80%；误差最优组合的准确率3 年间均未超过80%。

图1 24 h 各参考产品晴雨准确率

从图2 中可以看出，2015 年和2016 年48 h中央气象台指导产品均是准确率最高的参考产品，分别为83.00%和79.61%，2015 年WRFRUC、误差择优权重和误差择优组合准确率排第二到第四，分别为78.55%、76.66%和76.17%，T639MOS 季和WRF9KM 准确率低于75%；2016 年误差择优权重、WRF9KM、WRFRUC 和T639MOS 季准确率分列第二到第五，分别为76.25%、76.03%、75.99%和75.53%，误差最优组合准确率低于75%，为71.29%。2017 年WRFRUC、WRF9KM 和中央气象台指导产品准确率排第一到第三，分别为85.46%、81.92%和81.29%，误差择优权重、T639MOS 季和误差最优组合准确率排名为第四到第六，分别为77.40%、77.32%和75.03。中央气象台指导产品准确率较高且稳定，3 年里有两年的准确率超过80%，2016 年准确率也达到了79.61%；WRF9KM 的准确率逐年上升，从2015 年的72.21%升至2017 年的81.92%。

图2 48 h 各参考产品晴雨准确率

从图3 中可以看出，2015 年和2016 年72 h 均是T639MOS 季准确率最高，分别为81.03%和77.31%，2015 年中央气象台指导产品准确率排名第二，为79.76%，误差择优权重、误差择优组合和WRF9KM准确率排名第三到第五，分别为74.26%、73.38%和72.15%，误差择优平均准确率未超过70%，为68.28%；2016 年中央气象台指导产品排名第二，为77.16%，误差择优权重、WRF9KM 和误差择优组合准确率排名第三到第五，分别为76.62%、74.56%和72.53%，误差择优平均准确率未超过70%，为66.41%；2017 年WRF9KM和中央气象台指导产品准确率排名第一与第二，分别为83.48%和81.28%，T639MOS 季、误差择优权重和误差择优组合准确率排名第三到第五，分别为79.10%、76.79%和76.22%，误差择优平均准确率未超过75%，为71.22%。

图3 72 h 各参考产品晴雨准确率

中央气象台指导产品在24～72 h 准确率均较高且稳定，T639MOS 季在24 h 和72 h 准确率较高，但在48 h 准确率较低，WRF3KM 在24 h 准确率逐年上升，且上升幅度较大，WRF9KM在48 h 和72 h准确率逐年上升，其他参考产品准确率均较低。

从图4 可以看出，2015 年24 hWRF9KM准确率最高，为46.15%，T639 插值、中央气象台指导产品和WRF3KM 排名第二到第四，准确率分别为43.31%、43.08%和42.57%，ECTh 插值和误差择优权重分列第五、第六，准确率均未超过40%；2016 年24 hT639 插值准确率最高，为42.23%,也是唯一一个准确率超过40%的参考产品，中央气象台指导产品准确率排名第二，为39.69%，WRF3KM 准确率排名第三，为37.21%，误差择优权重、WRF9KM 和ECTh 插值分列第四至第六名，准确率均低于35%；2017 年WRF3KM准确率排名第一，为48.83%，T639插值准确率排名第二，为44.29%，WRF9KM准确率排名第三，为40.48%，中央气象台指导产品、误差择优权重和ECTh 插值排第四至第六名，准确率均低于40%。

图4 24 h 各参考产品降水准确率

从图5 中可以看出，2015—2017 年3 年48h 降水准确率最高的参考产品均是中央气象台指导产品，分别为41.15%、36.85%和39.06%；2015 年WRF9KM 准确率排名第二，为40.29%，T639 插值准确率排名第三，为40.18%，ECTh 插值、WRFRUC 和误差最优组合分列第四至第六名，准确率均低于40%；2016 年T639 插值准确率排名第二，为35.23%，其他4 种参考产品准确率均未超过35%；2017 年WRFRUC 准确率排名第二，为37.05%，T639 插值准确率排名第三，为35.43%，其他3种参考产品准确率均未超过35%。

图5 48 h 各参考产品降水准确率

从图6 中可以看出，2015 年72 h 降水准确率排名第一的参考产品是WRF9KM，为36.78%，中央气象台指导产品、ECTh 插值、T639 插值、误差择优权重和误差最优组合，准确率均低于35%，分别为34.01%、33.89%、32.78%、30.87%和29.88%；2016 年T639 插值准确率排名第一，为36.02%，误差择优权重、中央气象台指导产品和误差最优组合排第二到第四，分别为33.69%、31.30%和30.31%，ECTh 插值和WRF9KM 准确率均未超过30%；2017 年中央指导准确率排名第一，为38.04%，WRF9KM 准确率排名第二，为35.47%，T639 插值准确率排名第三，为33.04%，误差最优组合、误差最优权重和ECTh 插值准确率均未超过30%。