论文部分内容阅读
摘要根据中短期天气预报质量检验办法，对2014年1～12月国家气象中心下发的日最高气温和日最低气温指导预报产品24 h的平均绝对误差、均方根误差和准确率进行检验。结果表明，中央气象台指导预报中日最低气温的预报质量明显高于日最高气温的预报质量，夏、秋季指导预报的参考性好；预报员对气温指导预报的订正范围日最低气温应控制在1.4 ℃以内，且20：00的订正幅度小于08：00的，日最高气温的订正范围应控制在2.0 ℃以内；气温预报存在季节性误差，日最低气温的准确率从大到小依次为夏季、秋季、春季、冬季，日最高气温的准确率从大到小依次为秋季、冬季、春季、夏季。订正后的预报质量日最高气温提升明显，在实际预报中可以参考使用。
关键词指导预报产品；平均绝对误差；均方根误差；准确率；检验订正
中图分类号S165文献标识码A文章编号0517-6611（2016）22-177-02
AbstractAccording to the quality test method of shortandmedium term weather forecast， we test the mean absolute error， root mean square error and accuracy rate from January to December 2014. Results showed that in the instruction forecast of National Meteorological Centre， forecast quality of daily minimum temperature was significantly higher than that of daily maximum temperature. Guidance forecast of summer and autumn had good reference value. Correction range of daily lowest temperature should be controlled within 2.0 ℃. Temperature forecast showed seasonal errors. Accuracy rate of daily minimum temperature from big to small was in the order of summer， spring， autumn and winter； the accuracy rate of daily maximum temperature from big to small was in the order of autumn， winter， spring and summer. Forecasting quality of daily maximum temperature after correction significantly improved， which could be used as references in practical forecast.
Key wordsGuide forecast products； Mean absolute error； Root mean square error； Accuracy rate； Test and revision
随着数值预报准确率的不断提高，EC、T639等数值预报产品能够相当准确地预报3～5 d的高空形势，但对局地的气象要素预报，受数值模式分辨率、下垫面等影响则准确率不高[1]。对数值预报进行检验作为一种有效的温度预报方法，它可以客观定量地反应数值预报模式对当地的预报水平和系统性误差，便于预报员使用。有关温度数值预报的检验，国内很多学者开展了研究[2-7]，尤其是近几年EC细网格资料、日本细网格资料、中央台指导预报产品等高分辨率数值预报产品的投入使用，各地业务人员对这些数值产品的本地化释用研究逐步展开。该研究通过对中央气象台指导预报产品中的温度要素预报能力进行检验，分析误差规律和特征，为中央气象台精细化预报产品的本地化释用提供一种有效的方法，从而提高对中央台气温指导预报的订正水平，提升该地区气温预报准确率。
1资料与方法
1.1资料来源
选取国家气象中心每日下发的中央气象台指导预报产品报文（08：00、20：00）、汉中市11个县区的日最高气温和最低气温实况资料。季节划分为春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～次年2月）。
1.2分析方法
根据中短期天气预报质量检验办法[8]，分别对2014年1～12月中央气象台精细化预报产品24 h的日最高气温和日最低气温的实际误差、平均绝对误差、均方根误差和准确率进行检验。根据实际预报业务水平，将误差≥5 ℃或≤-5 ℃的预报值作为奇异值剔除，然后通过最小二乘法计算出不同季节正、负误差的预报订正值△T，则最终的气温预报值T=Ti-△T。
2结果与分析
2.1整体检验
对汉中市2014年全年的中央气象台精细化预报质量进行检验，结果表明（表1），全市范围08：00和20：00中央气象台指导预报中日最低气温（Td）的预报质量均明显高于日最高气温（Tg）的预报质量，Td预报质量20：00起报的明显高于08：00起报的，08：00和20：00起报的Tg预报质量错差很小，指导预报对当地Td的指导性较好。
全市日最低气温的MAE和RMSE 08：00和20：00起报的均小于2.0 ℃，08：00起报的MAE主要集中在1.2～1.5 ℃，RMSE主要集中在1.6～2.1 ℃，20：00起报的MAE主要集中在1.2～1.4 ℃，RMSE主要集中在1.5～1.8 ℃，说明预报员对气温指导预报的订正范围日最低气温应控制在1.4 ℃以内，且20：00的订正幅度小于08：00。日最高气温的全市MAE 08：00和20：00起报的均小于2.0 ℃，均集中在1.7～1.9 ℃，RMSE均大于2.0 ℃，说明预报员对日最高气温的订正范围应控制在2.0 ℃以内。 2.2分季检验
对汉中市2014年全年的中央气象台精细化预报质量分季检验表明，全市各县区日最低气温08：00和20：00起报的准确率从大到小均依次为夏季、秋季、春季、冬季，且20：00起报的准确率高于08：00起报的；春、夏、秋三季预报准确率大部分高于70%，尤其是夏季和秋季20：00预报的准确率分别达91.9%和85.9%，08：00预报的准确率分别达84.1%%和80.9%，指导预报可以直接应用不必订正，最低气温的订正工作应重点针对冬季。日最高气温全市大部分县区的预报准确率从大到小依次为秋季、冬季、春季、夏季，且20：00起报的准确率高于08：00起报的；全市平均来看，同日最高气温相比准确率明显下降，除秋季20：00起报的准确率高于70%外，均低于66%，说明中央台日最高气温的指导预报水平全年偏弱。
分季检验气温的MAE和RMSE表明，各县区日最低气温的MAE和RMSE从小到大均依次为夏季、秋季、春季、冬季，且08：00起报日最低气温的MAE和RMSE大于20：00起报的；各县区日最高气温的MAE和RMSE均具有秋冬季小于春夏季的特点。从全市平均来看，日最低气温MAE除08：00起报冬季为2.1 ℃外，其余均为0.9～1.7 ℃，尤其是夏季和秋季，分别为0.9和1.1 ℃；日最高气温MAE普遍偏大，在1.6 ℃以上，春、夏季达2.0 ℃以上。冬季日最低气温08：00和20：00起报的RMSE分别为2.5和2.1 ℃，其余均在2.0 ℃以内，夏季最低，为1.2 ℃；日最高气温RMSE全部大于2.0 ℃，春、夏季达2.5 ℃以上，误差离散程度大。
统计中央气象台气温指导预报实际误差（表2）发现，日最高气温的订正值普遍大于日最低气温订正值，冬季的订正值普遍较大，这与冬季指导预报偏差大相对应。2015年中央气象台精细化指导预报产品中，汉中市日最低、最高气温的预报准确率08：00起报分别为80.37%和63.08%，20：00起报分别为80.29%和63.97%。根据表2对应的误差订正值订正后，08：00起报日最低气温的预报准确率为83.26%，日最高气温为72.28%；20：00起报的日最低气温和日最高气温的预报准确率分别为83.71%和69.67%。表明日最低、最高气温均有一定幅度的提高，且最高温提升幅度比较明显。
3结论
（1）全市平均而言，中央气象台指导预报中日最低气温的预报质量明显高于日最高气温的预报质量，日最低气温预报质量20：00起报的明显高于08：00起报的。
（2）预报员对气温指导预报的订正范围日最低气温应控制在1.4 ℃以内，且20：00的订正幅度小于08：00的。预报员对日最高气温的订正范围应控制在2.0 ℃以内。
（3）气温预报存在季节性误差，日最低气温的准确率从大到小依次为夏季、秋季、春季、冬季，日最高气温的准确率从大到小依次为秋季、冬季、春季、夏季。
（4）中央气象台日最低气温的指导性较好，尤其是夏、秋季。订正后的预报质量日最高气温提升明显，在实际预报中可以参考使用。
参考文献
[1] 曾晓青. 模式输出统计技术在局地中短期天气预报中的研究与应用[D].兰州：兰州大学，2010.
[2] 李睿，张艺丹，徐文婷.成都地区T639 数值预报产品本地化预报性能检验[J].高原山地气象研究，2011，31（2）：63-66.
[3] 巩宪伟，王子一，魏婷婷，等.EC 细网格模式对四平地区气温预报检验分析[J].气象灾害防御，2016（1）：13-15.
[4] 张超，李娜，贾健.ECMWF 细网格模式2 m温度产品在乌鲁木齐市温度预报中的检验[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（5）：62-68.
[5] 邓雪娇，胡胜，闫敬华.主客观天气预报质量对比分析[J].应用气象学报，2003，14（6）：731-736.
[6] 杨睿敏，杨波，胡江波，等.中央气象台精细化预报产品检验及误差分析[J].陕西气象，2014（6）：19-21.
[7] 杨亚利，张淑敏.铜川乡镇及旅游景点预报质量检验初探[J].陕西气象，2015（4）：31-33.
[8] 中短期天气预报质量检验办法（试行）：气发〔2005〕109号[A].2005.
关键词指导预报产品；平均绝对误差；均方根误差；准确率；检验订正
中图分类号S165文献标识码A文章编号0517-6611（2016）22-177-02
AbstractAccording to the quality test method of shortandmedium term weather forecast， we test the mean absolute error， root mean square error and accuracy rate from January to December 2014. Results showed that in the instruction forecast of National Meteorological Centre， forecast quality of daily minimum temperature was significantly higher than that of daily maximum temperature. Guidance forecast of summer and autumn had good reference value. Correction range of daily lowest temperature should be controlled within 2.0 ℃. Temperature forecast showed seasonal errors. Accuracy rate of daily minimum temperature from big to small was in the order of summer， spring， autumn and winter； the accuracy rate of daily maximum temperature from big to small was in the order of autumn， winter， spring and summer. Forecasting quality of daily maximum temperature after correction significantly improved， which could be used as references in practical forecast.
Key wordsGuide forecast products； Mean absolute error； Root mean square error； Accuracy rate； Test and revision
随着数值预报准确率的不断提高，EC、T639等数值预报产品能够相当准确地预报3～5 d的高空形势，但对局地的气象要素预报，受数值模式分辨率、下垫面等影响则准确率不高[1]。对数值预报进行检验作为一种有效的温度预报方法，它可以客观定量地反应数值预报模式对当地的预报水平和系统性误差，便于预报员使用。有关温度数值预报的检验，国内很多学者开展了研究[2-7]，尤其是近几年EC细网格资料、日本细网格资料、中央台指导预报产品等高分辨率数值预报产品的投入使用，各地业务人员对这些数值产品的本地化释用研究逐步展开。该研究通过对中央气象台指导预报产品中的温度要素预报能力进行检验，分析误差规律和特征，为中央气象台精细化预报产品的本地化释用提供一种有效的方法，从而提高对中央台气温指导预报的订正水平，提升该地区气温预报准确率。
1资料与方法
1.1资料来源
选取国家气象中心每日下发的中央气象台指导预报产品报文（08：00、20：00）、汉中市11个县区的日最高气温和最低气温实况资料。季节划分为春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～次年2月）。
1.2分析方法
根据中短期天气预报质量检验办法[8]，分别对2014年1～12月中央气象台精细化预报产品24 h的日最高气温和日最低气温的实际误差、平均绝对误差、均方根误差和准确率进行检验。根据实际预报业务水平，将误差≥5 ℃或≤-5 ℃的预报值作为奇异值剔除，然后通过最小二乘法计算出不同季节正、负误差的预报订正值△T，则最终的气温预报值T=Ti-△T。
2结果与分析
2.1整体检验
对汉中市2014年全年的中央气象台精细化预报质量进行检验，结果表明（表1），全市范围08：00和20：00中央气象台指导预报中日最低气温（Td）的预报质量均明显高于日最高气温（Tg）的预报质量，Td预报质量20：00起报的明显高于08：00起报的，08：00和20：00起报的Tg预报质量错差很小，指导预报对当地Td的指导性较好。
全市日最低气温的MAE和RMSE 08：00和20：00起报的均小于2.0 ℃，08：00起报的MAE主要集中在1.2～1.5 ℃，RMSE主要集中在1.6～2.1 ℃，20：00起报的MAE主要集中在1.2～1.4 ℃，RMSE主要集中在1.5～1.8 ℃，说明预报员对气温指导预报的订正范围日最低气温应控制在1.4 ℃以内，且20：00的订正幅度小于08：00。日最高气温的全市MAE 08：00和20：00起报的均小于2.0 ℃，均集中在1.7～1.9 ℃，RMSE均大于2.0 ℃，说明预报员对日最高气温的订正范围应控制在2.0 ℃以内。 2.2分季检验
对汉中市2014年全年的中央气象台精细化预报质量分季检验表明，全市各县区日最低气温08：00和20：00起报的准确率从大到小均依次为夏季、秋季、春季、冬季，且20：00起报的准确率高于08：00起报的；春、夏、秋三季预报准确率大部分高于70%，尤其是夏季和秋季20：00预报的准确率分别达91.9%和85.9%，08：00预报的准确率分别达84.1%%和80.9%，指导预报可以直接应用不必订正，最低气温的订正工作应重点针对冬季。日最高气温全市大部分县区的预报准确率从大到小依次为秋季、冬季、春季、夏季，且20：00起报的准确率高于08：00起报的；全市平均来看，同日最高气温相比准确率明显下降，除秋季20：00起报的准确率高于70%外，均低于66%，说明中央台日最高气温的指导预报水平全年偏弱。
分季检验气温的MAE和RMSE表明，各县区日最低气温的MAE和RMSE从小到大均依次为夏季、秋季、春季、冬季，且08：00起报日最低气温的MAE和RMSE大于20：00起报的；各县区日最高气温的MAE和RMSE均具有秋冬季小于春夏季的特点。从全市平均来看，日最低气温MAE除08：00起报冬季为2.1 ℃外，其余均为0.9～1.7 ℃，尤其是夏季和秋季，分别为0.9和1.1 ℃；日最高气温MAE普遍偏大，在1.6 ℃以上，春、夏季达2.0 ℃以上。冬季日最低气温08：00和20：00起报的RMSE分别为2.5和2.1 ℃，其余均在2.0 ℃以内，夏季最低，为1.2 ℃；日最高气温RMSE全部大于2.0 ℃，春、夏季达2.5 ℃以上，误差离散程度大。
统计中央气象台气温指导预报实际误差（表2）发现，日最高气温的订正值普遍大于日最低气温订正值，冬季的订正值普遍较大，这与冬季指导预报偏差大相对应。2015年中央气象台精细化指导预报产品中，汉中市日最低、最高气温的预报准确率08：00起报分别为80.37%和63.08%，20：00起报分别为80.29%和63.97%。根据表2对应的误差订正值订正后，08：00起报日最低气温的预报准确率为83.26%，日最高气温为72.28%；20：00起报的日最低气温和日最高气温的预报准确率分别为83.71%和69.67%。表明日最低、最高气温均有一定幅度的提高，且最高温提升幅度比较明显。
3结论
（1）全市平均而言，中央气象台指导预报中日最低气温的预报质量明显高于日最高气温的预报质量，日最低气温预报质量20：00起报的明显高于08：00起报的。
（2）预报员对气温指导预报的订正范围日最低气温应控制在1.4 ℃以内，且20：00的订正幅度小于08：00的。预报员对日最高气温的订正范围应控制在2.0 ℃以内。
（3）气温预报存在季节性误差，日最低气温的准确率从大到小依次为夏季、秋季、春季、冬季，日最高气温的准确率从大到小依次为秋季、冬季、春季、夏季。
（4）中央气象台日最低气温的指导性较好，尤其是夏、秋季。订正后的预报质量日最高气温提升明显，在实际预报中可以参考使用。
参考文献
[1] 曾晓青. 模式输出统计技术在局地中短期天气预报中的研究与应用[D].兰州：兰州大学，2010.
[2] 李睿，张艺丹，徐文婷.成都地区T639 数值预报产品本地化预报性能检验[J].高原山地气象研究，2011，31（2）：63-66.
[3] 巩宪伟，王子一，魏婷婷，等.EC 细网格模式对四平地区气温预报检验分析[J].气象灾害防御，2016（1）：13-15.
[4] 张超，李娜，贾健.ECMWF 细网格模式2 m温度产品在乌鲁木齐市温度预报中的检验[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（5）：62-68.
[5] 邓雪娇，胡胜，闫敬华.主客观天气预报质量对比分析[J].应用气象学报，2003，14（6）：731-736.
[6] 杨睿敏，杨波，胡江波，等.中央气象台精细化预报产品检验及误差分析[J].陕西气象，2014（6）：19-21.
[7] 杨亚利，张淑敏.铜川乡镇及旅游景点预报质量检验初探[J].陕西气象，2015（4）：31-33.
[8] 中短期天气预报质量检验办法（试行）：气发〔2005〕109号[A].2005.