两种模式精细化预报能力检验评估

白 明

(呼伦贝尔市气象局，内蒙古 呼伦贝尔 021008)

第十四届全国冬季运动会将于2023年在内蒙古自治区呼伦贝尔市举行，冬运会雪上项目对气象条件非常敏感，精细化预报对冬运会赛事进程有着重要作用。目前，2019年冬季运动会测试赛已成功落幕，呼伦贝尔市预报服务团队圆满完成测试赛气象预报服务保障工作。赛事预报服务方面积累了大量宝贵经验。

近年来，越来越多的气象工作者通过数值预报模式产品检验释用提高预报准确率和精细化水平，取得了较好的效果。值班预报员如何在浏览和分析大量数值模式资料时能够方便快捷高效地提取和利用数值预报产品中的有效信息，为第十四届全国冬季运动会赛场服务是一个很实际的问题。目前预报员对数值预报产品的应用及检验，没有系统对比。此研究为预报员进行订正预报提供参考，为制作准确、精细的气象要素预报提供技术支撑。

1 资料与方法和赛区简介

1.1 资料

实况温度、湿度、风向、风速资料选用2019年1月—4月牙克石市赛场C7419、C7423、C7422自动站逐小时数据；EC细网格模式和GRAPES-GFS模式资料采用2019年1月—4月20 h起报的各层次温度、湿度、风向、风速预报资料，空间分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为3 h，数据缺失日不检验。

1.2 检验方法

主要采用预报准确率(T)、平均误差(ME)和皮尔森相关系数(PR_CORR)3种指标来检验EC细网格模式和GRAPES-GFS模式对气象要素的预报性能，计算公式分别是：

皮尔森相关系数：

1.3 赛区简介

牙克石市凤凰山滑雪场位于牙克石市东南郊，距市区16 km，占地面积2 500 hm2，海拔高度600 m～900 m，2月份整月被积雪覆盖，非常适宜开展各类室外冰雪比赛。2012年12月，牙克石凤凰山滑雪场被国家体育总局冬季运动管理中心评定为冬季两项和越野滑雪国家队训练基地。2016年内蒙古雪上训练基地在此挂牌。冬运会冬季两项、越野滑雪比赛将在这里举行。牙克石凤凰山滑雪场布设5套多要素地面自动气象站(见图1)，分别位于赛场北(牙克石凤凰山滑雪场，C7419)、赛场中(牙克石凤凰山滑雪场1，C7421)、靶场(牙克石凤凰山滑雪场，C7422)、裁判席(牙克石凤凰山滑雪场，C7423)和赛场南(牙克石凤凰山滑雪场，C7424)。

图1 牙克石凤凰山滑雪场观测系统布设示意

2 检验结果与分析

2.1 气温

从表1可以看出,EC2 m模式预报各站点各时次的相关系数都比较高达到了0.97以上,所以各站点的气温选择最优模式:EC2 m模式预报。从表2可以看出,EC2 m气温比实况报的高;3月的平均偏差比1月、2月的偏差小;08时的平均偏差要比别的时次要高。

表1 气温模式及各点各时次相关系数

表2 EC_2模式1月—3月各点平均气温偏差 单位:℃

2.2 相对湿度

从表3可以看出,EC950相对湿度预报各站点各时次的相关系数都比较高,达到了0.9以上,所以各站点的相对湿度选择EC950模式预报。

表3 相对湿度模式及各点各时次相关系数

表3(续)

从表4 EC_950相对湿度特征来看，EC_950相对湿度预报效果总体上较好；1月、2月的平均偏差比3月的偏差小；08时的平均偏差比别的时次高。

表4 EC_950模式1月—3月各点平均相对湿度偏差 单位：%

2.3 风向

从表5可以看出风向预报比较复杂，主要原因风速小时风向是不定的，所以误差比较大。从选择模式来看C7419高点08时、11时选择EC_950模式预报，14时、17时选择EC_925模式预报；C7423低点08时、11时、14时、17时选择EC_925模式预报；C7422靶场08时选择EC_850模式预报，11时、14时、17时选择EC_925模式预报。

表5 风向模式及各点各时次相关系数

从表6来看,高点EC950风向预报效果较好、低点和靶场EC925风向预报效果较好;1月、2月的平均偏差比3月的偏差小;08时的平均偏差比别的时次高。

表6 EC950模式1月—3月各点平均风向偏差 单位:°

2.4 风速

从表7可以看出,相关系数在0.76^0.88之间,说明风速的预报也比较复杂。C7419高点08时选择EC10模式预报,11时、14时选择EC950模式预报,17时选择EC925模式预报;C7423低点08时、11时、17时选择EC10模式预报,14时选择EC925模式预报;C7422靶场08时、11时、14时、17时选择EC10模式预报。

表7 风速模式及各点各时次相关系数

表7(续)

从表8可以看出，EC_10风速预报比实况报的大；3月的平均偏差要比1月、2月的偏差大；08时的平均偏差比别的时次高。

表8 EC_10模式1月—3月各点平均风向偏差 单位：m/s

C7419高点(见图2):最大风的西西南风风频最大，为主导风向，偏西风风频次之，偏南风和偏北风风频最小。赛场高点最大风速最大值达到8 m/s～12 m/s,其次为4 m/s～8 m/s，所占比例最大，西西南风为其主要风向，其余风向的风速基本低于4 m/s。

图2 高点主导风向

C7423低点(见图3):最大风的风偏西风频最大，为主导风向，西西北风风频次之，偏南风和偏北风风频最小。赛场低点最大风速最大值达到4 m/s～8 m/s,所占比例最大，其次为0～4 m/s，偏西风为其主要风向，其余风向的风速基本<4 m/s。

图3 低点主导风向

C7422靶场:2 min平均风偏西风风频最大，为主导风向，西西北风风频次之，偏南风和偏北风风频最小。2 min平均风中风速最大值达到4 m/s～8 m/s,所占比例最大，其次为0～4 m/s，偏西风为其主要风向，其余风向的风速基本低于4 m/s。

极大风偏西风风频最大，为主导风向，西西北风风频次之，偏南风、偏北风风频最小。极大风速最大值达到12 m/s～16 m/s,其次为8 m/s～12 m/s及4 m/s～8 m/s，所占比例最大，偏西风为其主要风向，西西北风为次要风向，其余风向的风速基本低于4 m/s。

3 结论

通过对2019年1月—4月EC细网格模式和GRAPES-GFS模式20 h起报的各层次温度、湿度、风向、风速预报进行订正检验，得到以下结论：①EC_2 m模式预报对赛场高点、低点、靶场相关系数较好，3月的平均偏差要比1月、2月的偏差小，08时的平均偏差比别的时次高。②相对湿度选择EC_950模式预报，1月、2月的平均偏差比3月份的偏差小，08时的平均偏差比别的时次高。③风向各站点、各时次选择模式有所不同，主要选择EC_950模式及EC_925模式。C7419高点主导风向为西西南风；C7423低点主导风向为偏西风；C7422靶场主导风向为偏西风。④风速各站点、各时次选择模式有所不同，主要选择EC_950模式及EC_10模式。赛场高点最大风速最大值达到8 m/s～12 m/s,其次为4 m/s～8 m/s，所占比例最大；赛场低点最大风速最大值达到4 m/s～8 m/s,所占比例最大，其次为0～4 m/s；靶场风速最大值达到4 m/s～8 m/s,所占比例最大，其次为0～4 m/s。