SWC-WARMS模式降水产品在西藏地区降水预报质量的检验

杨丽敏 格央 李起绪 高勇 次仁拉姆

(1.西藏自治区气象台；2.西藏自治区大气环境科学研究所，西藏 拉萨 850000）

0 引言

近年来，青藏高原气候变化越来越受到关注，对高原夏半年（汛期）降水和冬半年降水均有较多研究，但相比之下，却对高原降水模式检验的研究较少。西藏高原复杂多样的地形地貌，形成了独特的高原气候，给高原天气预报特别是降水预报带来极大的困难[1]。因此，降水预报一直是西藏气象科研与业务工作的难点之一。随着数值预报技术的飞速发展，模式定量降水预报已成为业务天气预报工作中的主要参考依据[2]，特别是成都区域中心的SWC-WARMS 数值模式预报产品目前已成为西藏地区预报员日常工作中非常重要的数值预报参考依据之一[3]。

本文利用成都区域中心的SWC-WARMS 数值模式预报产品和地面实况资料，对该模式在西藏地区的降水预报产品进行检验，分析该模式降水产品的误差空间分布及时间分布特征，形成的详细的检验评估报告，有利于预报员更好的应用和订正该模式产品。

1 资料选取和使用方法

1.1 检验所用资料

本文所选用的资料为西南区域中心下发的SWCWARMS 数值模式预报产品资料和西藏74 站逐日降水资料（包括39 个有人值守站点和25 个县级自动站），检验时段为2015 年1 月1 日至12 月31 日。采用双线性二次插值方法插值到西藏地区常规预报的74个站点，结合降水实况资料分晴、小雨、中雨、大雨及以上四个等级做预报准确率、漏报率、空报率分析，并做相对误差、绝对误差分析，用以检验24 小时降水效果。

1.2 降水预报检验方法

对降水分级检验和累加降水量级检验，

TS 评分：

漏报率：

空报率：

对累加降水量级检验，k为1～4，分别代表≥0.1mm，≥10.0mm，≥25.0mm，≥50.0mm降水预报。

对晴雨（雪）检验，

预报正确率：

式中NA 为有降水预报正确站（次）数，NB 为空报站（次）数、NC 为漏报站（次）数，ND 为无降水预报正确站（次）数，见表3，PC′为数值预报或上级指导预报的PC 评分[4]。

1.3 准确率检验方法

以西藏地区所规定的24 小时降水量等级划分为基础，实况和SWC-WARMS 数值模式降水预报产品都在同一等级内，则为预报准确，否则为预报错误。

1.4 误差分析方法

用绝对误差和相对误差对白天（08～20时）、夜间（20～08时）FY 2C 降水估计和实况资料进行对比分析[5]，计算公式如下：

其中，n为总资料个数，Ri为实况降水量，Fi为FY 2C 的6小时降水估计所累计的白天、夜间12小时降水量，S为绝对误差，X为相对误差。

2 SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水累加降水量级检验和晴雨质量检验

2.1 SWC-WARMS 模式降水产品的夏季降水TS 评分

图1是SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的TS 评分,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式夏季降水TS 评分在西藏除阿里地区南部和沿雅江中上游地区在40% 左右以外，其余各地评分都在50% 以上，尤其是日喀则南部边缘地区一线、山南市南部边缘一线、林芝市和那曲市东南部预报效果较好，TS 评分均在70% 以上。

图1 SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的TS 检验

2.2 SWC-WARMS 模式降水产品的夏季降水空报率

图2是SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的空报率,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式夏季降水的空报率与SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的TS 评分分布呈现出负相关的分布特征，即在西藏除阿里地区南部和沿雅江中上游地区空报率超过了50% 以外，其余各地的空报率都在50% 以下，尤其是日喀则南部边缘地区一线、山南市南部边缘一线、林芝市、那曲市东部和昌都市北部预报效果较好，空报率均在30%以下，对墨脱站的空报率在20%以下。

图2 SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的空报率

2.3 SWC-WARMS模式降水产品的夏季降水漏报率

图3 是SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的漏报率,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏夏季降水漏报率均在30%以下，且除日喀则市西北部和那曲西部外，大部分漏报率在20%以下，尤其在阿里地区南部、日喀则市南部、沿雅江中游地区和林芝市，漏报率在5%以下。

图3 SWC-WARMS模式降水产品对夏季降水的漏报率

2.4 SWC-WARMS 模式降水产品的夏季降水晴雨预报准确率

图4 是SWC-WARMS 模式降水产品对夏季降水的晴雨预报准确率,从图中可以看出，SWC-WARMS模式在西藏夏季降水晴雨预报准确率较好，其中阿里地区南部、沿雅江一线河谷地带和西藏东南部的夏季降水晴雨预报准确率在50%～70%之间，其余地区夏季晴雨预报准确率均超过了70%，尤其是阿里地区大部、那曲市西部和林芝市中部夏季晴雨预报准确率达80%以上，其中尼玛县晴雨预报准确率达84.3%，墨脱县晴雨预报准确率达83%.

图4 SWC-WARMS模式降水产品夏季降水的晴雨预报准确率

2.5 SWC-WARMS模式降水产品的夏季降水误差分析

图5 是SWC-WARMS 模式降水产品夏季降水的误差分析,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏夏季降水的误差主要集中在±4mm 之间，尤其是阿里地区大部、那曲市西部，日喀则市西北部和昌都市大部，误差在-0.1至-2mm之间，即夏季SWC-WARMS模式降水产品在上述地区预报值仅比实况值偏大不到2mm，预报效果较好。在日喀则市南部边缘地区、山南市南部边缘地区和林芝市大部，SWC-WARMS模式降水产品预报值比实况值偏大5mm左右，尤其是墨脱站，SWC-WARMS模式降水产品预报值比实况值偏大了22mm。

图5 SWC-WARMS模式降水产品夏季降水的误差分析

2.6 SWC-WARMS 模式降水产品的夏季降水绝对误差分析

图6 是SWC-WARMS 模式降水产品夏季降水的绝对误差分析,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏夏季降水的绝对误差除墨脱站为22mm 外，其余各站绝对误差均在6mm以下。阿里地区大部、那曲市西部、日喀则市大部和昌都市北部地区的绝对误差均在2mm 以内，即夏季SWC-WARMS 模式降水产品在上述地区预报值仅比实况值的误差不到2mm，预报效果较好。在日喀则市南部边缘地区、那曲市中东部、拉萨市、山南市大部和林芝市大部，SWC-WARMS模式降水产品绝对误差均在3mm～6mm 之间，即SWC-WARMS 模式降水预报值与实况值相差3mm～6mm 左右，对于墨脱站而言，SWC-WARMS模式降水产品预报值比实况值之间的绝对误差较大，达到22mm。

图6 SWC-WARMS模式降水产品夏季降水的绝对误差分析

3 SWC-WARMS 模式降水产品对冬季降雪累加降水量级检验和晴雪质量检验

3.1 SWC-WARMS模式降水产品的冬季降雪TS评分

图7 是SWC-WARMS 模式降水产品对冬季降雪的TS 评分,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式冬季降雪TS 评分在西藏除阿里地区南部、日喀则市南部边缘、山南市南部边缘地区和林芝市在50%左右以外，其余各地评分都低于50%以上，尤其是那曲市北部、日喀则市西北部、山南市北部和昌都市东部预报效果较差，TS评分均在10%左右。

图7 SWC-WARMS模式降水产品对冬季降雪的TS检验

3.2 SWC-WARMS模式降水产品的冬季降雪空报率

图8 是SWC-WARMS 模式降水产品对冬季降雪的空报率,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式冬季降雪的空报率与SWC-WARMS 模式降水产品对冬季降雪的TS 评分分布呈现出负相关的分布特征，即在那曲市北部、日喀则市西北部、山南市北部和昌都市东部预报效果较差，SWC-WARMS模式冬季降雪的空报率超过了60%，部分地方甚至超过80%，但对阿里地区南部、日喀则市南部边缘地区、山南市南部边缘地区和林芝市预报效果较好,空报率在30%以下，尤其是墨脱站和聂拉木站的预报质量最优,空报率在20%以下。

图8 SWC-WARMS模式降水产品对冬季降雪的空报率

3.3 SWC-WARMS模式降水产品的冬季降雪漏报率

图9 是SWC-WARMS 模式降水产品对冬季降雪的漏报率,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏冬季降雪漏报率大部分在30%以下，尤其是对阿里地区大部、那曲市中东部、拉萨市西部、林芝市和昌都市南部，SWC-WARMS模式降水产品对冬季降雪的漏报率在15%以下，但对日喀则市中部和昌都市北部的北部地方预报质量较差，漏报率超过了80%.

图9 SWC-WARMS模式降水产品对冬季降雪的漏报率

3.4 SWC-WARMS 模式降水产品的冬季降雪晴雪预报准确率

图10 是SWC-WARMS 模式降水产品对冬季降雪的晴雪预报准确率,从图中可以看出，SWC-WARMS模式在西藏冬季降雪晴雪预报准确率较好，大部分地区的晴雪预报准确率都在70%以上，在阿里地区大部、日喀则市、拉萨市、那曲市、山南市和昌都市南部的晴雪预报准确率达到80%以上，尤其是在沿雅江一线河谷地带，冬季降雪晴雪预报准确率甚至超过了90%，仅在那曲市东部与昌都市西部交界的部分地区晴雪预报准确率较低，在50%左右。

图10 SWC-WARMS模式降水产品冬季降雪的晴雪预报准确率

3.5 SWC-WARMS模式降水产品的冬季降雪误差分析

图11 是SWC-WARMS 模式降水产品冬季降雪的误差分析,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏冬季降雪的误差主要集中在±2mm 之间，阿里地区大部、那曲市中西部、日喀则市大部、拉萨市、山南市和昌都市大部误差仅在-0.1 至-1mm 之间，即冬季SWC-WARMS 模式降水产品在上述地区预报值仅比实况值偏大不到1mm，预报效果较好。在日喀则市南部边缘地区、山南市南部边缘地区和林芝市大部地区，SWC-WARMS模式降水产品预报值比实况值偏大2mm 左右，对于墨脱站，SWC-WARMS 模式降水产品预报值比实况值偏大4mm左右，是全区偏差多大的站点，由此可见，SWC-WARMS 模式降水产品冬季预报的效果明显优于夏季。

图11 SWC-WARMS模式降水产品冬季降雪的误差分析

3.6 SWC-WARMS 模式降水产品的冬季降雪绝对误差分析

图12 是SWC-WARMS 模式降水产品冬季降雪的绝对误差分析,从图中可以看出，SWC-WARMS 模式在西藏冬季降雪的绝对误差除墨脱站为4mm外，其余各站绝对误差均在2mm以下。阿里地区大部、那曲市中西部、日喀则市大部、拉萨市、山南市大部和昌都市东部地区的绝对误差均在1mm 以内，即冬季SWCWARMS模式降水产品在上述地区预报值仅比实况值的误差不到1mm，预报效果较好。在日喀则市南部边缘地区、那曲市东部、山南市南部边缘地区和林芝市，SWC-WARMS模式降水产品绝对误差均在1mm～2mm之间，即SWC-WARMS 模式降水预报值与实况值相差1mm～2mm 左右，对于墨脱站而言，SWC-WARMS模式降水产品预报值比实况值之间的绝对误差也不是很大，为4mm。

图12 SWC-WARMS模式降水产品冬季降雪的绝对误差分析

4 小结

本文以西南区域中心下发的2015 年SWCWARMS 数值模式降水产品资料和2015 年西藏74 站逐日降水资料为基础采用双线性二次插值方法插值到西藏地区常规预报的74个站点，结合降水实况资料分晴、小雨、中雨、大雨及以上四个等级做预报准确率分析，并做相对误差、绝对误差分析，对2015 年1 月1日至12 月31 日24 小时降水效果进行检验，研究结果表明：SWC-WARMS 模式24 小时降水预报产品对西藏地区降水预报存在雨日较观测明显偏多，量级偏大，降水频次高值区范围偏大、出现虚假高值区等系统性偏差。此外，模式预报在20～08 时比08～20 时优，24 h 累积降水预报优于12 h 降水预报，尤以中雨及以上量级降水落区预报为甚。