数值降水预报产品在林芝预报业务中的检验

阿旺卓玛 陈宫燕 德吉白玛

（西藏林芝市气象局，西藏 林芝 860000）

当下预报员在分析天气时，可参考的数值预报产品越来越丰富，不同的模式对同一气象要素的预报强度和落区的体现也参差不一，当遇到强的天气过程时往往太依赖模式预报，从而导致出现实况与预报不一致等情况。中雨以上量级的降水是林芝出现灾害性天气的重要原因之一，因此提高中到大雨以上量级降水预报的准确率是预报员的一项重要任务。模式预报在天气预报业务中是必不可少的工具，也是目前天气预报业务的主要依赖手段，模式输出的产品特别是对天气要素的预报，无论是从量级大小和出现时间，还是从空间分布来看都不可避免的会存在一定的误差，因此只有不断进行总结、对比和检验可以使预报员能有根据地对数值预报加以订正，从而在预报业务中发挥人的主观能动性，做出接近实况的调整和预报，不至于在各类数值模式预报有差异的时候难以甄别和判断[1]。

王万筠等对2014—2016 年中国国家气象中心T639 数值预报、日本细网格数值预报、欧洲中心细网格（EC 模式-thin）数值预报以及天津市乡镇指导预报产品中在天津地区降水预报分别进行检验，发现所有模式降水的晴雨预报准确率均随预报时效的延长而下降。降水预报准确率在秋冬春季的预报效果明显好于夏季。EC 模式-thin产品在冬季降水的预报中优势更为明显，而指导预报及T639 对5月、6月及9月天津地区局地降水多发期的降水更有指示意义[2]。本文主要通过对数值模式数据和实况数据对比分析，分析三种模式（EC 模式、Germany 模式、CN 模式）对林芝市不同起报时间未来24～240 小时预报效果分析，以期得到三种模式哪一种模式更适用于林芝市气象预报，以及计算三种模式在正确预测降水后的修订系数，提高模式对林芝市气象预报效果。

1 资料与方法

本文采用了EC 模式、Germany 模式（2019 年1月—2020 年8 月）、CN 模式(2020 年1 月—9 月)模式产品预报数据，利用实况降水量进行了对比分析，为了减小误差，我们筛选了模式和实况均出现降水时进行降水系数订正。

为了更好的了解数值预报模式的预报效果，对模式的降水产品进行TS、空报、漏报率进行检验，读取林芝市69个自动站的欧洲中心（细网格）、德国（细网格）以及中央台智能网格预报产品对应的格点预报值，利用实况值/预报值得出降水订正系数，由于10 月至次年4月部分区域受加盖的影响，没有数据，为了确保数据的客观准确性，重点对林芝汛期5—9月的降水量进行分析，找出不同站点的降水订正系数。

2 模式TS分析

根据现有的资料进行了3 家模式的TS 检验(5—9月)。发现在24小时～72小时内，EC 模式对于墨脱、波密、米林以及5—7 月期间的巴宜区TS 准确均高于其他模式。说明EC 模式对于东部、南部的降水预报相对稳定。对于察隅、朗县则Germany 模式的TS高于其他模式。CN模式模式的TS与EC模式较为一致，但低于EC模式高于Germany模式。

3 模式订正系数分析

3.1 区域站订正系数

降水订正系数越接近1，预报值与实况值越接近，降水订正系数＞1，实况值高于预报值，降水订正系数＜1，预报值高于实况值，从汛期各家模式20时起报的RAIN24-240小时订正系数来看，Germany模式预报量级明显偏小，CN 模式和EC模式模式在72小时内对林芝大部站点预报量级偏大，72 小时以后CN 模式的预报量级明显偏小。而欧洲中心对于林芝大部站点总体预报量级较偏大，其中对于下察隅在10天内预报明显偏大，但对于通麦、松多、巴河、52K、生态站以及墨脱存在预报明显偏小。

通过检验，发现EC 模式24 小时内与实况基本一致的站点有23 个，占站点总数的34%，预报量级偏小的站点有12 个，占站点总数的18%，预报量级偏大的有32 个，占总数的48%.在预报时效24～72 小时内，08时的预报偏大的概率大于准确率，20时预报准确率明显高于偏大偏小率，说明在72 小时内，20 时的预报可信度更高。超过72 小时后预报准确率同时下降，但08时预报准确率高于20时，说明超过72小时之后，08时的预报可信度更高。

3.2 欧洲中心订正系数检验

通过分析，发现欧洲中心准确率更高，所以我们利用欧洲中心夏季5—9月的订正系数，对2020年9月份24～72 小时内的的预报值进行检验。检验时段是20 时起报,结果表明，对于短时强降水造成的中到大雨，无论是EC 模式还是格点预报都无法准确的预报出来，由于72小时之后EC模式预报准确率开始下降，所以本检验针对24～72 小时内预报有中到大雨时段的降水去进行订正。

表1 不同时效各站点订正系数

通过欧洲中心夏季5—9 月的订正系数对9 月份的预报结果进行订正，分析后发现，EC模式对于察隅大部分及墨脱南部预报量级偏大，同时中雨、大雨空报率较高。当预报降水量在10mm 以下时候，预报与实况相差不大，无需订正。10mm～25mm 的降水，在经过订正系数订正后再进行二次订正（除以2），量级基本同实况一致。预报量级在25mm～50mm订正后进行二次订正（除以4）反而接近实况。通过9月份以来EC模式预报中到大雨量级的订正检验发现，经过订正后的降水中心和强度较订正前先比更加具有参考意义。

4 季节分析

由于冬季海拔2300m 以上的无人自动站点在11月至次年3 月受加盖的影响，为了保证数据分析的真实性，在季节分析上只对林芝市7个有人站进行分析。冬季：12 月—2 月（大部为降雪）；春季：3—4 月（东部陆续进入雨季）；夏季5—9月（该时段为林芝主汛期）；秋季：10—11月（雨季结束）；根据分析在春季CN模式在24～168 小时内对于巴宜区、波密、米林墨脱预报稳定，超过168 小时后订正系数偏离1，其余模式订正系数高于1，夏季对比三家模式，EC 模式的稳定性高于CN模式和Germany模式，对于大部站点（除了朗县、墨脱）稳定维持在120小时内，其中巴宜区预报时效可以稳定延长到168 小时内。秋季EC 模式对于大部站点在24～240 小时内订正系数无限接近1，冬季CN 模式的预报稳定度最优。

5 预报量级准确率分析

以上分析中，Germany 模式模式对林芝大部预报存在预报量级明显偏小，CN 模式模式和EC 模式的预报效果较理想，本次重点分析5—9月EC模式和CN模式不同降水量级准确率，在5—9 月小雨量级中EC 模式和CN模式的准确率基本一致，准确率最高出现在6月、7月、9月平均在60到70之间。最低在8月维持在40 左右；中雨模式准确率低于小雨，最高在40～45 之间，EC 模式最低在20～25 之间出现在6 月，CN 模式最低在30左右出现在7月；而在大雨和暴雨量级的降水上，CN 模式在大雨量级准确度最高为50，EC 模式最高则为30，暴雨EC 模式准确率最高为50，CN 模式为0。总体来说，模式对于小雨的预报较为稳定，而对于中雨以上量级的预报，随着量级的增大，EC 模式的可信度较高于CN模式。

6 结论

（1）从现有的统计结果来看，Germany模式模式的降水整体量级偏小，CN 模式模式和EC 模式模式具有较强的参考性，总的落区和量级EC 模式模式的TS 要高于CN 模式模式。在小到中雨量级的降水CN 模式模式参考性较高，中到大雨量级的降水EC 模式模式的准确率要高于CN模式模式。

（2）随着预报时效的延长，EC 模式模式对小雨量级的预报准确率基本在50～70，对中雨以上量级的降水随着时效的延长，准确率明显降低。

（3）在春季、夏季、EC 模式模式和CN 模式模式参考性较强，且EC 模式模式的平均TS 高于CN 模式模式。秋季除朗县外，EC 模式模式的准确率高于Germany模式模式。冬季所有模式的参考性均较差，但对于工布江达EC 模式和CN 模式模式的预报效果好。但在9 月份EC 模式对于察隅以及墨脱南部一带空报率较高。

（4）大部分情况下当预报降水量在10mm 以下时候，预报与实况相差不大，无需订正。10mm～25mm 的降水，在经过订正系数订正后再进行二次订正（除以2），量级基本同实况一致。预报量级在25mm～50mm订正后进行二次订正（除以4）反而接近实况。