于亚薇，周春晓，虞 帅，刘天阳，孟振雄

(1.辽宁省葫芦岛市气象局，辽宁 葫芦岛 125000；2.辽宁省绥中县气象局，辽宁 绥中 125200；3.辽宁省兴城市气象局，辽宁 兴城 125100)

1 前言

随着科学技术的发展和人民生产水平的提高，社会公众对气温预报的要求越来越高，提高气温预报准确率也成为气象工作的重中之重。目前，气温预报可供参考的数值预报产品有中央气象台指导预报(SCMOC)、欧洲中心细网格2 m温度预报[1]、天气在线、wrf、美国温度预报等产品。对于辽宁省葫芦岛市来说，各家数值预报产品对高温预报效果较好，而低温预报效果却不尽人意。尤其秋冬季过渡期间，由于冷空气开始占据主导地位，昼夜温差起伏大，日较差跨度6～22 ℃，数值预报产品不稳定，对预报质量影响较大。

本文对葫芦岛2017年各月最低气温预报准确率进行分析，发现夏季低温预报效果较好，准确率在84%以上，其他各月均在80%以下。按3—5月为春季、6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—次年2月为冬季的方法统计，除夏季外，每个季度的最后一个月均为该季度低温预报准确率最差的一个月，即当前季度向下一季度过渡时，葫芦岛最低气温最为难报。因此，本文挑选秋季向冬季过渡的11月进行分析，将天气系统分型，探究葫芦岛秋冬过渡季最低气温预报方法。

2 资料与方法

选取2017年11月葫芦岛市地面气象观测资料、欧洲中心850 hPa温度预报资料、自动站实况资料、中央气象台温度预报资料、wrf温度预报资料、美国温度预报资料，对葫芦岛2017年秋冬过渡季期间的最低气温变化规律进行统计分析，对数值预报产品予以技术上的订正。由于葫芦岛地区没有探空站，因此850 hPa温度变化以欧洲中心对葫芦岛市绥中县850 hPa预报起始场的数值为参考进行分析。

3 天气系统分型

2017年11月，葫芦岛市经历9次强降温天气，5次强升温天气，低温预报站次240个，错误67个。根据统计结果，将850 hPa 24 h升(降)温幅度>6 ℃定义为强升(降)温天气。将11月天气按地面系统进行分型，当葫芦岛地区位于地面高压前部的时候，将天气系统定义为高压前部型；当葫芦岛地区正好位于地面高压系统控制时，将天气系统定义为高压控制型；当葫芦岛地区位于地面高压顶部或后部的时候，将天气系统定义为高压顶部型；当葫芦岛地区受地面低压系统影响时，无论是在低压内部，还是在低压前部或后部，都将天气系统定义为低压控制型。因此，葫芦岛2017年秋冬过渡季地面天气系统可分为：高压前部型、高压控制型、高压顶部型和低压控制型(如图1所示)，其中低压控制型多为升温的最后1 d，高压前部型多为强降温第1 d。

图1 a.高压前部型，b.高压控制型，c.高压顶部型，d.低压控制型Fig.1 a.High pressure front type,b.High pressure control type,c.High pressure top type,d.Low pressure control type

4 低温规律分析

表1 低压控制型天气20—20各站最低气温(℃)实况统计Tab.1 Low-pressure control weather 20—20 stations minimum temperature (℃) live statistics

4.1 低压控制型

11月低压控制型天气有6、9、12、16、21、25、27日，对于低压控制型天气，预报结果普遍比实况偏低。其中连山偏低2～3 ℃的有3站次，偏低3～4 ℃的有3站次；绥中偏低2～3 ℃的有3站次，偏低3～4 ℃的有2站次，偏高2～3 ℃的有2站次；兴城偏低2～3 ℃的有4站次，偏低3～4 ℃的有3站次；建昌偏低2～3 ℃的有1站次，偏低3～4 ℃的有2站次，偏高2～3 ℃的有1站次。

为便于分析低压控制型天气的低温与前1 d低温实况之间是否存在规律，本文特将要研究的系统天气的前1 d实况也列在表中进行对比(下同)。文中850 hPa温度为欧洲中心该日20时起始场预报中绥中站850 hPa温度(下同)，因葫芦岛地区没有探空站，故以此作为葫芦岛地区850 hPa温度变化依据。如表1，分析各站20∶00—20∶00最低气温实况、天气现象和风向风速得出：绥中地区的低温接近或低于连山，与天气现象、风向、风速没有明显相关性。25日不满足此条件，是因为25日晚上后半夜转为冷高压控制，即冷空气已经下来，故25日虽然850 hPa呈升温趋势，但25日低温却较24日低。27日晚上不满足此条件，是因为27日晚上的最低气温出现在28日20∶00。

从表2中可以看出，SCMOC低温预报偏低，美国低温预报偏高，3种数值预报产品对连山的预报最为准确。其中SCMOC对连山预报准确率为100%；对绥中预报准确率为71.4%，向上订正1 ℃后准确率为85.7%；对兴城预报准确率为71.4%，向上订正1 ℃后准确率为100%；对建昌预报准确率为85.7%。wrf对连山预报准确率为85.7%；对绥中预报准确率为57.1%，向上订正1 ℃后准确率为71.4%；对兴城预报准确率为85.7%；对建昌预报准确率为85.7%。美国对连山预报准确率为71.4%，向下订正1 ℃后准确率为85.7%；对绥中预报准确率为71.4%；对兴城预报准确率为28.6%，向下订正2 ℃后准确率为100%；对建昌预报准确率为57.1%，向下订正1 ℃后准确率为71.4%。因此，连山低温预报可主要参考SCMOC，兴城和建昌的低温预报可主要参考wrf。

4.2 高压前部型

11月高压前部型天气有2、3、7、10、14、17、22、23、28日。对于高压前部型天气，低温预报绥中与建昌地区偏低，连山与兴城地区偏高。连山偏高2～3 ℃的有4站次，偏高3～4 ℃的有1站次；绥中偏高2～3 ℃的有2站次，偏低2～3 ℃的有1站次，偏低3～4 ℃的有1站次；兴城偏高2～3 ℃的有3站次，偏低2～3 ℃的有2站次，偏低3～4 ℃的有3站次；建昌偏低2～3 ℃的有4站次。

从表3中可知，对于连山与绥中来说，在强降温的第1 d，绥中降温迟缓，较前1 d降温幅度小于连山，即低温高于连山；而对于兴城与建昌来说，遇强降温，兴城24 h降温幅度大于建昌，即兴城低温低于建昌。17日与28日兴城低温高于建昌，主要是因为兴城风力大于建昌。

对各家数值预报产品进行统计分析，美国对连山低温预报仅有1个站次是正确的，但如果向下订正3 ℃，则准确率为88.9%；对绥中低温预报准确率为66.7%，但如果向下订正1 ℃，则准确率为100%；对兴城低温预报仅有1个站次是正确的，但如果向下订正5 ℃，则准确率为77.8%；对建昌低温预报准确率为77.8%，无法再找规律订正。wrf对连山低温预报准确率为88.9%；对绥中低温预报准确率为55.6%，向上订正2 ℃后准确率为77.8%；对兴城低温预报准确率为66.7%，无法再按规律订正；对建昌低温预报准确率为88.9%。因此，对于高压前部型天气系统，连山低温预报可参考wrf或者在美国低温预报基础上降3 ℃，绥中低温预报可在美国预报基础上降1 ℃，兴城低温预报可在美国预报基础上降5 ℃，建昌低温预报可参考wrf。

4.3 高压控制型

高压控制型天气有8、15、18、19、20、26、29、30日。对于高压控制型天气，连山预报准确率为100%；绥中偏低2～3 ℃的有1站次，偏低3～4 ℃的有1站次，偏低4 ℃以上的有1站次；兴城偏低2～3 ℃的有3站次，偏高2～3 ℃的有1站次，偏高3～4 ℃的有1站次；建昌偏低2～3 ℃的有2站次，偏高2～3 ℃的有1站次。

表4 高压控制型天气20—20各站最低气温(℃)实况统计Tab.4 High-pressure control weather 20—20 stations minimum temperature (℃) live statistics

从表4中可知，高压控制型天气系统一般属于降温过程中，此种天气系统一般已不再具有滞后性。对于连山与绥中来说，可根据前1 d实况做订正预报，即前1 d实况较低，当天可继续报低，前1 d实况较高，当天可继续报高，前1 d实况相接近，当天也不需报出太大温差，且总体上连山与绥中两站之间的温差不宜超过2 ℃。而对于兴城与建昌来说，亦可参考此规律，只是，兴城与建昌之间的温差不宜超过1 ℃。17日与28日兴城低温高于建昌，主要是因为兴城风力大于建昌。

高压控制型天气系统(表略)，美国对连山低温预报准确率为0，向下订正5 ℃后准确率为100%；对绥中低温预报准确率为12.5%，向下订正4 ℃后准确率也为100%；对兴城低温预报准确率亦为0，向下订正6 ℃后准确率为75%；对建昌低温预报准确率为50%，向下订正2 ℃后准确率为87.5%。wrf对连山低温预报准确率为71.4%，已无法再进行规律订正；对绥中低温预报准确率为85.7%；对兴城低温预报准确率为85.7%；wrf对建昌低温预报准确率为71.4%，向下订正1 ℃后准确率为100%。因此，对于高压控制型天气系统，连山低温可在美国预报基础上降5 ℃，绥中低温可在美国预报基础上降4 ℃，兴城低温可参考wrf预报，建昌低温可在wrf预报基础上降1 ℃。

4.4 高压顶部型

高压顶部型天气有4、11、24日，总体预报效果较好。美国对连山低温预报准确率为0，向下订正3 ℃后准确率为100%；对绥中低温预报准确率为0，向下订正2 ℃后准确率为100%；对兴城低温预报准确率为0，向下订正6 ℃后准确率为100%；对建昌低温预报准确率为0，向下订正3 ℃后准确率为100%。wrf对连山低温预报准确率为66.7%，向下订正2 ℃后准确率为100%；对绥中低温预报准确率为33.3%，向下订正2 ℃后准确率为100%；对兴城低温预报准确率为33.3%，向下订正5 ℃后准确率为66.7%；对建昌低温预报准确率为33.3%，向下订正2 ℃后准确率为100%。因此，对于高压顶部型天气系统，连山低温可在美国预报基础上降3 ℃，或在wrf基础上降2 ℃；绥中低温可在美国预报基础上降2 ℃，或在wrf基础上降2 ℃；兴城低温可在美国基础上降6 ℃；建昌低温可在美国预报基础上降3 ℃，或在wrf基础上降2 ℃。

5 结论

①按天气系统对低温预报进行天气分型，可分为低压控制型、高压前部型、高压控制型、高压顶部型。低压控制型预报失误最多，高压前部型次之。

②低压控制型天气，绥中地区的低温要比连山低；高压前部型天气，对于连山与绥中来说，在强降温的第1 d，绥中降温迟缓，较前1 d降温幅度小于连山，即低温高于连山，而对于兴城与建昌来说，遇强降温，兴城24 h降温幅度大于建昌，即兴城低温低于建昌；高压控制型天气，可根据前1 d实况做订正预报，即前1 d实况较低，当天可继续报低，前1 d实况较高，当天可继续报高，前1 d实况相接近，当天也不需报出太大温差，且总体上连山与绥中两站之间的温差不宜超过2 ℃，兴城与建昌之间的温差不宜超过1 ℃。

③数值预报产品释用情况：

低压控制型：对于连山的低温预报可主要参考SCMOC，对于兴城和建昌的低温预报可主要参考wrf。

高压前部型：连山低温预报可参考wrf或者在美国低温预报基础上降3 ℃，绥中低温预报可在美国预报基础上降1 ℃，兴城低温预报可在美国预报基础上降5 ℃，建昌低温预报可参考wrf。

高压控制型：连山低温可在美国预报基础上降5 ℃，绥中低温可在美国预报基础上降4 ℃，兴城低温可参考wrf预报，建昌低温可在wrf预报基础上降1 ℃。

高压顶部型：连山低温可在美国预报基础上降3 ℃，或在wrf基础上降2 ℃；绥中低温可在美国预报基础上降2 ℃，或在wrf基础上降2 ℃；兴城低温可在美国基础上降6 ℃；建昌低温可在美国预报基础上降3 ℃，或在wrf基础上降2 ℃。