黄柱坚，何登科，匡方毅，吴 链

（长沙市气象局，湖南 长沙 410205）

2011年中国气象局下发欧洲高分辨细网格(0.25°×0.25°) 数值预报产品、日本细网格数值预报产品及T639 细网格数值预报产品，已经成为广大预报员在日常天气预报中必不可少的主要参考依据[1-2]。为此，国内外专家对欧洲ECMWF、日本和T639 数值模式预报产品性能优劣做了许多卓有成效的研究工作[3-6]。以往的研究主要是针对12～72 h 时次预报产品进行的，对地区一级全部预报时效产品检验较少[7-13]。长沙位于湖南省东部偏北,湘江下游东岸，属亚热带季风湿润气候区，呈东西向长条形状，地势东西高峻，东部地形复杂多样，地势高低悬殊，东西天气差异较大。长沙2013年夏季极不平凡。6月26～29日出现连续暴雨，局地特大暴雨过程，大部分站点达到轻度洪涝标准，局地达到重度洪涝标准；6月底～8月初出现有资料记录以来的最严重的重度高温热害；8月22～23日，受12 号台风“潭美”影响，全市普降大到暴雨，局地大暴雨，大围山降特大暴雨。为了认识和了解欧洲、日本及T639 三种高分辨细网格数值预报模式产品定量降水的预报性能及准确度差异，以便更好地开展产品的解释应用，笔者通过2013年6月1日～8月31日，欧洲、日本及T639 高分辨细网格(0.25°×0.25°)数值预报产品对长沙地区不同时效定量降水预报和同期实况资料进行检验评估，为择优使用数值预报产品及提高降水预报准确率提供技术支撑。

1 资料与方法

1.1 资料处理

将欧洲高分辨细网格(0.25°×0.25°) 数值预报产品、日本及T639 细网格数值预报产品的降水预报值插值到长沙市258个乡镇站点上，插值方法是取站点周围最近的4个格点，利用反距离法求取各格点的权重系数，最后对格点进行加权平均，得到全市258个站点的降水预报值。本研究设检验站点：长沙市宁乡站、莲花站、望城坡站、马坡岭站、浏阳站、浏阳大围山站、长沙县金井站共7 站。起报时间及预报时效：8 时（12～84 h）、20 时（12～240 h）逐12 小时预报；检验时段：2013年6月1日～8月31日。

2.2 检验分析方法

根据《中短期预报质量评分办法》对三种模式预报的12 h 累计降水量按照≥0.1 mm（小雨以上）、≥10 mm（中雨以上）、≥25 mm（大雨以上）及≥50 mm（暴雨以上）4个等级，统计检验各降水等级、各预报时效（12 h、24 h、36～240 h）、8 时和20 时不同起报时间的TS 评分、预报准确率EH、漏报率PO、空报率NH及预报偏差B 5 项指标。重点分析不同时段内各个检验量的7 站平均值。同时，进行单站空间分布检验评估分析。

3 数值预报定量降水整体检验分析

3.1 20 时起报

3.1.1 TS 评分 TS 反映模式有效预报的准确程度。图1 表明，欧洲、日本及T639 三种模式在不同预报时效对晴雨预报的TS 评分最高[图1(a)]，对中雨以上[图1(b)]、大雨[图1(c)]及暴雨(图略)以上的TS 评分依次降低，且随预报时效延长，预报评分均呈下降趋势。小雨预报中，日本24、48、72、96、120、144、168 h TS 评分最高，欧洲在36、60、108 及180 h 以后最高，T639 在84、132 h 最高[图1(a)]；中雨预报中欧洲TS评分最高、日本次之，T639 最低[图1(b)]；大雨预报中，日本36、60、108、180 h TS 评分最高, 欧洲在84、120、132、144、156 h 最高，T639 在24、48、96 h 最高[图1(c)]；暴雨预报中，欧洲和T639 没有做出一次准确预报，各时效TS 评分均为0，日本仅84 h 浏阳TS=0.5。

3.1.2 预报正确率（EH） 预报准确率（EH）既反映了预报有雨的能力，又反映更多预报无雨的能力，弥补了TS 评分的不足，是反映总体性质的一个参数。分析得知，欧洲、日本及T639 三种模式对小雨、中雨以上、大雨以上及暴雨以上的预报准确率依次升高。小雨正确率日本模式相对较高，且最稳定，欧洲、T639 波动较大。中雨正确率欧洲、日本及T639 三种模式变化完全同步，上下波动较大，欧洲相对较高、T639 较低。大雨EH 都在94%～98%，暴雨EH 都在96%～100%。

图1 欧洲、日本及T639 三种模式晴雨（a）、中雨（b）、大雨（c）各预报时效TS 变化曲线

3.1.3 漏报率（PO）、空报率（NH） 漏报率（PO）与空报率（NH）为漏报或空报站数分别与实际降水站数之比，值越小，预报准确率越高。欧洲、日本及T639 三种模式的漏报率和空报率随预报时效的增加以及预报量级的增大呈明显增长趋势。小雨漏报率欧洲、日本模式整体较低，T639 较高，且随着预报时效的增加6 d 后漏报率呈阶梯式增长。中雨漏报率欧洲模式低，但预报时效的增加7 d 后漏报率呈增高趋势，T639 和日本模式高。大雨漏报率欧洲、日本及T639 三种模式都很高，欧洲、日本模式相对较低，T639 模式最高，随着预报时效的增加7 d 后漏报率接近100%；欧洲、T639两种模式暴雨漏报率为100%，日本模式仅84 小时漏报率为50%，其他时效均为100%。

小雨空报率欧洲、日本及T639 三种模式都高，日本模式相对较低，T639 模式最高。中雨空报率欧洲模式较低，除较少预报时段外，均低于60%；T639、日本模式较高，在120 时效开始空报率明显升高接近100%。大雨空报率欧洲模式较低，日本模式次之，T639 模式高。欧洲、T639 模式暴雨空报率为100%，日本模式只84 小时空报率为0，其他时效均为100%。中雨漏报率与空报率水平相当，大雨漏报率明显高于空报率。

3.1.4 预报偏差（B） 偏差为预报降水站数与实况降水站数之比，当预报降水站数偏多而实际降水站数偏少，B>1，表明该模式有多报降水的偏差；反之，B<1则说明降水报的偏少。分析得知，欧洲、日本及T639三种模式的预报偏差随预报量级的增大呈明显减小趋势，日本及T639 两种模式随预报时效的增加而减小。预报偏差在晴雨预报的评分中欧洲、日本模式大于2，T639 模式接近2，表明欧洲、日本及T639 三种模式预报小雨的降水预报有偏大的趋势，欧洲、日本模式偏大趋势强于T639 模式；在中雨以上量级的降水预报中，偏差值小于1 或略大于1，表明日本和T639 两种模式在中雨以上量级的降水预报中对长沙有偏少的趋势，欧洲模式偏差值最小，欧洲中心细网格预报具有可信度；而在大雨以上量级的降水预报中，偏差值小于1，表明欧洲、日本及T639 三种模式在大雨以上量级的降水预报中对长沙有偏少的趋势，在有明显降水的天气中，参考三种模式降水产品时应做出相应的主观订正，如调大量级或扩大范围等。

3.2 8 时起报

3.2.1 TS 评分 从图2 看出，欧洲、日本及T639 三种模式在所有不同预报时效对晴雨和中雨预报的TS评分最高，对大雨以上、暴雨以上的TS 评分依次降低，随预报时效延长，三种模式TS 评分变化不明显；晴雨预报中，日本细网格12、36、60、84 h TS 评分最高，欧洲中心细网格在48、72 h 最高，T639 细网格在24 h 最高。中雨预报中欧洲TS 评分最高，日本TS 评分次之，T639TS 评分最低。大雨预报中，日本12、24、48 h TS 评分最高,欧洲模式在36、72、84 h 最高，T639模式在60 h 最高；84 h TS 三模式均明显下降。暴雨预报中，日本TS 评分最高，24、36、48 h TS 评分为0.46、0.11、0.36；、T639 模式的60 h TS 评分为0.13，欧洲模式同样未做出任何一次准确预报，各时效TS 评分均为0。

图2 欧洲、日本及T639 三种模式晴雨、中雨、大雨、暴雨各预报时效TS 变化图

3.2.2 预报正确率（EH） 与20 时起报的结论一致，欧洲、日本及T639 三种模式对晴雨、中雨以上、大雨以上及暴雨以上的预报准确率EH 依次升高。小雨正确率日本模式相对较高，欧洲、T639 模式波动较大，中雨、大雨、暴雨EH 都在98%～99%；欧洲、日本及T639 三种模式正确率相当，变化完全同步。

3.2.3 漏报率（PO）、空报率（NH） 欧洲、日本及T639 三种模式的漏报率随预报时效的增加以及预报量级的增大呈明显增长趋势；空报率随着预报量级的增大呈明显下降趋势；欧洲、日本及T639 三种模式小雨、中雨的空报率高于漏报率，大雨的漏报率高于空报率。三种模式晴雨、中雨的漏报率较低，欧洲模式最低，日本模式次之，T639 模式最高；大雨的漏报率较高；三种模式晴雨、中雨的空报率接近，大雨空报率日本模式明显偏低，欧洲模式次之，T639 模式最高。小雨、中雨、大雨的漏报率8 时起报模式明显低于20时。

3.2.4 预报偏差（B） 与20 时起报的结论一致，三种模式的预报偏差随预报量级的增大呈明显减小趋势。预报偏差在晴雨预报的评分中，欧洲、T639 两种模式预报小雨的降水预报有明显偏大的趋势，欧洲模式偏大幅度强于T639 模式，而日本模式正常；在中雨以上及大雨以上量级的降水预报中日本及T639 模式都有偏少的趋势，欧洲模式则有偏大的趋势。日本、T639两种模式与预报量级报得小，而欧洲模式则与预报量级落区不准有关；在有中雨以上降水的天气中，参考三种模式降水产品时日本及T639 模式应调大量级或扩大范围，欧洲模式可直接应用。

4 数值预报定量降水空间检验结果

20 时起报的欧洲、日本及T639 三种模式全市7个站点评分的空间分布特征分析结果，三种模式在小雨、中雨以上及大雨以上量级的预报中表现出明显的地区差异。在小雨预报TS 检验评分中，对长沙东部的预报效果要好于中部、南部及西部地区，TS 平均欧洲模式达0.38、日本模式0.39、T639 模式0.31，绝大部分时次TS 值东部明显高出中西南部5%，东部站漏报率和空报率最低，偏差最接近1，在西部地区的预报效果要略差于其他地区；中部次之，略差于东部。在中雨以上降水的评分中，南部站点预报效果最好，TS 平均欧洲模式0.39、日本模式0.27、T639 模式0.15，南部高于中、东、西部5%，西部略低于南部。在大雨以上降水的评分中，东部站绝大部分时次预报效果要好于西、中、南部站，TS 平均欧洲模式0.18、日本模式0.20、T639 模式0.09，分别高7%～2%，西部略低于东部。表明欧洲、日本及T639 细网格预报对长沙市西部和中部站点的明显降水预报效果存在偏差，但东部、南部一线站点的明显降水预报更具有参考价值。

8 时起报与20 时起报的结论基本一致。

4 结论

(1)20 时起报的欧洲、日本及T639 三种模式在不同预报时效对小雨预报的TS 评分最高，对中雨以上、大雨及暴雨以上的TS 评分依次降低，且随预报时效延长，TS 评分呈下降趋势。晴雨预报TS 值，24、48、72、96、120、144、168 h，日本模式明显高于欧洲和T639 模式，36、60、108、132、156、180～204 h，欧洲模式明显高于日本和T639 模式；中雨TS 评分,欧洲模式明显高于日本和T639 模式，大雨TS 评分,72 h 前日本模式明显高于欧洲和T639 模式，72～168 h 欧洲模式高于日本和T639 模式；对暴雨的预报能力差，欧洲、T639 模式TS 为0，仅日本模式的84 小时预报单站TS 为0.5。

(2)欧洲、日本及T639 三种模式对小雨、中雨以上、大雨以上及暴雨以上的预报准确率依次升高。漏报率和空报率随预报时效增加及预报量级增大呈明显增长趋势；中雨漏报率与空报率水平相当，大雨漏报率明显高于空报率；晴雨漏报率欧洲、日本模式低，T639 模式高；中雨漏报率欧洲模式低；大雨漏报率欧洲、日本及T639 三种模式都高；欧洲、T639 两模式暴雨漏报率和空报率为100%，日本模式仅84 小时漏报率为50%。小雨空报率欧洲、日本及T639 模式都高，中雨、大雨空报率欧洲较低，T639、日本模式较高。

(3)欧洲、日本及T639 三种模式对小雨降水预报有偏大的趋势，欧洲、日本模式偏大趋势强于T639 模式，对中雨以上量级的降水预报有偏少的趋势，欧洲模式偏差值最小，预报可信度最高；对大雨以上量级的降水预报有明显偏少的趋势，在有明显降水的天气中，三种模式降水产品都要做出相应的主观订正，调大量级或扩大范围等。

(4)三种模式在小雨、中雨及大雨以上量级的预报中表现出明显的地区差异。在小雨预报、大雨以上量级预报中三种模式对长沙市东部地区的的预报能力明显高于中部、西部及南部预报能力；南部站点在中雨以上量级降水预报更具有参考价值。

(5)8 时起报的欧洲、日本及T639 三种模式在不同预报时效对小雨和中雨预报的TS 评分最高；小雨、中雨、大雨的漏报率明显低于20 时起报模式；对暴雨有一定预报能力，日本模式的TS 评分最高，24、36、48 h TS 评分为0.46、0.11、0.36，T639 模式的60 h TS 评分为0.13，欧洲模式各时效TS 评分均为0；其他均与20 时起报模式预报水平相当。

(6)预报员在综合应用各种数值预报产品时，不能简单的做加权平均，须取各模式之长，去各模式之短，做多模式集合预报时切记建立该思路。

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