多模式温度预报在佳木斯地区检验分析

张 鑫，孙洪伟，张 宇，王吉豪，王京京

(佳木斯市气象局，黑龙江 佳木斯 154000)

1 引言

随着数值预报发展， 模式预报产品的时效性和准确率不断提高。 预报员已从对天气系统实况分析转变为对数值预报产品的分析和应用[1]，数值预报产品成为预报工作重要的参考依据。 预报员需要对模式预报产品进行检验，分析特点和规律[2]，通过主客观订正，做出准确的预报[3-5]。 本文利用天气预报业务中常用的欧洲中心细网格预报（以下简称EC）、中央台指导预报（以下简称SCMOC）、欧洲中心集合预报（以下简称集合预报）、黑龙江省网格融合预报（以下简称FUSE）4 种模式与城镇精细化预报 （以下简称城镇报），结合实况气温资料进行检验，分析各模式产品对佳木斯地区温度预报的适用性， 更好地将数值模式应用于本地气温预报。

2 资料方法

2.1 资料来源

模式产品选取 2020年9月1日-2021年8月31日 EC、SCMOC、集合预报、FUSE 模式的温度预报及本地城镇预报。

实况资料使用佳木斯、汤原、桦川、桦南、富锦、同江、抚远7个国家站逐日最低、最高温度实况。

2.2 检验方法

本文主要采用预报准确率 （预报误差的绝对值≤2 ℃的百分率）、平均绝对误差、均方根误差等分析方法对各模式温度预报进行检验。

其中，Nr为气温正确预报的站（次）数，Nf为预报的总站（次）数。 G 为数值预报插值到观测站点得到的数值，O 为佳木斯地区观测站点观测值。

3 检验结果

3.1日最高（低）温度检验

四种数值预报模式与城镇报的日最高、 最低准确率对比，72 h时内，日最高气温预报效果均优于日最低气温。 24 h日最高气温准确率分析，四种数值预报模式均优于城镇报，准确率最高为EC（81.29 %），24 -144 h 内，EC 模式均优于其它模式，参考价值最大(图 1)。

图1 (a)日最高温度和(b)日最低温度预报准确率

日最低温预报分析显示， 各模式准确率整体偏低。24 h 城镇报表现最优，准确率为 72.88 %，48-72 h 集合预报表现最优，96-168 h 城镇报表现最优。

日最高气温平均绝对误差分析显示：24-144 h EC 平均绝对误差最低， 整体优于其他模式，24 h 绝对误差值低至1.28 ℃；168 h 集合预报产品绝对误差最低。

日最低气温平均绝对误差分析显示：24-72 h FUSE 表现最优， 其次为城镇报，96-144 h 城镇报最优，24 h 绝对误差最低值为 1.57 ℃；168 h 集合预报表现最优(图 2)。

均方根误差分析显示：日最高气温预报，24-120 h EC 整体表现最优， 其次为集合预报，FUSE 整体表现最差；144-168 h 集合预报最优。日最低温均方根误差：24-144 h 城镇报整体表现最优。 对于数值预报 ，24-72 h，FUSE 较 优 ；96-120 h，SCMOC 较 优 ；144-168 h，集合预报较优(图 3)。

图3 (a)日最高温度和(b)日最低温度均方根误差

3.2 72 h 逐月日最高（低）气温检验

逐月日最高气温准确率检验分析显示：24 h，EC在11月-次年3月整体表现最优；4月份除 FUSE外，其它各模式表现都较好；5月集合预报表现最优，其次为SCMOC和城镇报；6-10月各模式准确率都较高。

48 h，EC 在 11月-次年2月均表现良好；3-4月分别是城镇报、SCMOC 最优；5-9月各模式准确率接近；10月FUSE 最优，SCMOC、 城镇报表现较好；FUSE 准确率全年波动较大，3-4月准确率最低，3月份低至 53.16%。

72 h 整体趋势与24 h 准确率趋势相似，EC 整体表现较高；FUSE 模式准确率较低， 且波动性大；5-9月各模式准确率相近，均有较好的参考意义。

逐月日最低气温准确率检验分析显示：24-72 h各模式变化相似，11月-次年2月城镇报、FUSE、SCMOC 整体表现较好，EC、 集合预报波动较大；3-5月集合预报、EC 准确率最高；6-10月各模式准确率相近，均具有参考意义。

对比逐日最高气温与最低气温准确率， 冬半年各模式准确率均低于夏半年， 各模式夏季准确率都较高，可作为预报依据。 冬季EC、集合预报日最高温准确率高、日最低温准确率较低。

逐月日最高气温平均绝对误差分析显示：24 h，11月-次年3月EC 绝对误差最低， 检验结果最好，4-10月，FUSE 绝对误差波动较大， 其它各模式误差均不大，有较好的参考意义。 24-72 h 检验，EC 表现最好。

逐月日最低气温平均绝对误差分析显示：24-72 h 各模式整体变化趋势相近；3-10月，各模式平均绝对误差较小；11月-次年2月FUSE 最优，SCMOC、城镇报整体效果也较好。

3.3 72 h 市县日最高（低）气温检验

全区日最高气温预报准确率分析显示： 24 h 佳木斯地区东部、 桦川EC 表现最优； 佳木斯市、 汤原、 桦南分别是SCMOC、 城镇报和 FUSE 表现最优； 城镇报表现除佳木斯市、 汤原外， 均不理想，准确率较低；

48 h 佳木斯市、桦南是SCMOC 表现最优；汤原城镇报最优，其它地区EC 准确率最高。

72 h 佳木斯市城镇报最优， 其它地区均EC 最优。

整体分析，24-72 h，EC 在桦川、富锦、同江、抚远地区准确率最高；24-48 h，佳木斯、汤原分别为SCMOC和城镇报准确率高。

全区日最低气温准确率检验分析显示：24 h 佳木斯、汤原、同江集合预报准确率表现最优；桦川、富锦城镇报表现最优；桦南、抚远SCMOC、FUSE 表现最优。

48 h 佳木斯、汤原是集合预报准确率表现最优；桦川、桦南SCMOC 表现最优；同江、抚远FUSE 表现最优。

72 h 佳木斯、汤原、富锦、同江均为集合预报表现最优。

整体分析，24-72 h 佳木斯、汤原集合预报最优；桦南SCMOC 最优。24-48 h 富锦、抚远分别为城镇报和FUSE 最优。在最低温预报中，EC 在全区表现均不理想，预报准确率较低。

4 结论

（1）各预报模式最高气温预报均好于最低气温；随着预报时效的延长，预报的误差增大，预报准确率降低。日最高气温准确率检验，EC 表现最优，FUSE表现较差。日最低温检验中，城镇报、集合预报表现相对较好。

（2）平均绝对误差、均方根误差分析，日最高气温误差均低于日最低温预报。24-120 h，日最高气温，EC 模式误差最低。 24-96 h日最低温预报，城镇报、FUSE 误差最低。

（3）逐月日最低、日最高气温预报在5-10月均表现较好，有较好的参考意义。日最高气温显示，11-次年3月，EC 表现最优。 逐月最低温预报准确率分析，11月-次年2月SCMOC、FUSE、城镇报表现相对较好。

（4）数值模式预报准确率全区检验分析：24-72 h日最高气温准确率检验，桦川、富锦、同江、抚远EC表现最优；24-48 h，佳木斯、汤原分别是SCMOC和城镇报表现最优。 全区日最低气温检验：24-72 h，佳木斯、汤原集合预报表现最优；桦南SCMOC 准确率最高。