马超，贾丽红，杨霞，赵凤环

（新疆气象台，新疆乌鲁木齐 830002）

对ECWMF和T639数值模式产品在新疆暴雪影响系统预报能力中的检验

马超，贾丽红，杨霞，赵凤环

（新疆气象台，新疆乌鲁木齐 830002）

应用ECWMF和T639L60（2.5×2.5）数值预报资料，检验2009—2012年新疆冬季43场暴雪天气过程的主要影响系统（西西伯利亚低槽、乌拉尔大槽、北方横槽、中亚低值系统）预报能力，检验72 h内逐24 h 500 hPa位势高度场和海平面气压场，结果表明：两种模式对于500 hPa形势场预报都比较好，48 h之内ECWMF的准确率略高于T639；海平面气压场两种模式的预报准确率均低于500 hPa位势高度场，T639要优于ECWMF，海平面气压中心强度的预报值较实况偏小3～5 hPa。

ECWMF和T639L60数值模式；新疆暴雪；影响系统；检验

数值天气预报已成为现代天气预报的基础，正确理解数值预报产品的性能可以使预报员有根据地对数值预报加以订正，从而在预报业务中充分发挥人的主观能动性，取得更好、更准确的预报效果[1]。目前各类数值预报产品的检验已经成为提高天气预报准确率的有效途径[2]。数值预报模式在实际业务中的偏差最主要来自于天气系统的偏差，通过检验其形势场的预报准确率及对影响系统的把握和预报能力，才能提高气象要素场的预报准确率。尽管数值天气预报蓬勃发展，但是其存在的诸多问题决定了它不可能替代预报员的主观判断。因此，从预报业务应用上认识数值预报产品的性能和误差，对数值产品进行主观分析、判断和误差订正，寻求客观预报与主观预报的最佳结合点，是择优使用数值预报产品，提高天气预报准确率的有效途径[3-4]。

国内许多气象工作者在数值模式的释用和检验方面做了大量研究。曹春燕等[5]揭示了ECWMF在深圳强降温中对地面冷空气和西风槽有较强的预报能力，ECWMF产品在深圳强降温预报中有较好的预示作用；常军等[6]利用ECWMF产品建立了河南大到暴雪天气预报释用方法和天气学概念模型；梁红等[7]对比检验了ECWMF和T213模式中夏季我国中东部地区高压脊和低压槽的预报偏差；张秉祥等[8]从环流、冷空气强度和路径、要素特征等方面对比检验了ECWMF和T213数值预报产品在河北寒潮天气中的预报能力，发现ECWMF模式产品具有更强的稳定性。在新疆的数值产品检验中，贾丽红等[9]利用2009—2010年T639模式对新疆主要影响系统进行检验评估，得出T639数值模式具有较好的预报性能，尤其在48 h内，而对于越深厚的低槽系统，其预报性能越好；黄艳等[10]对比检验了ECWMF、T639和T213模式在喀什连阴雪天气中的预报能力，得出ECWMF较T639和T213在形势上有更好的准确率和可信度，但预报低压槽偏强、高压脊偏弱等结论；买买提·阿布都拉[11]检验了T213等多类数值产品预报新疆和田降水的能力。

新疆天气的影响系统主要有4种[12]：西西伯利亚低槽、乌拉尔大槽、北方横槽和中亚低值系统，ECWMF和T639数值模式对影响系统的移动、强弱等方面有一定的预报误差，给天气预报带来了一定的偏差。在新疆针对全年降水和夏季暴雨ECWMF和T639数值模式预报检验都有一定的分析，但是对新疆冬季暴雪的数值预报产品检验工作比较少。因此，开展新疆暴雪影响系统的数值预报产品检验及误差分析，可为提高天气预报准确率提供一定依据。本文旨在针对新疆2009—2012年的暴雪天气过程，对ECWMF和T639两种数值模式500 hPa的位势高度场、海平面气压场的预报准确率和预报误差进行检验，评估其对新疆暴雪主要影响系统的预报能力和预报误差，为预报员提供定量的参考标准。

2 资料及检验方法

2.1 资料

本文选用2009—2012年新疆冬季（当年11月至次年3月）43场暴雪天气过程，暴雪过程为2个以上国家站过程降雪量大于12 mm，ECWMF（空间分辨率为2.5°×2.5°经纬网格）和T639L60（空间分辨率为1°×1°）初始场为20时的数值预报产品。检验时效为72 h，时间分辨率均为24 h。500 hPa实况位势高度场资料选用目前公认比较接近实况的ECWMF客观分析场，海平面气压场使用实况观测资料，检验样本为天气过程连续3日的逐24 h预报。

2.2 检验内容及评估标准

2.2.1 检验内容

500hPa位势高度场影响系统的生成时间、槽线位置、中心强度；海平面高（低）压中心的位置和强度。

2.2.2 评估标准

500hPa形势场的检验区域和标准按照不同的影响系统标准不同：（1）西西伯利亚低槽，检验关键区域60°～100°E范围内出现的明显低槽，槽的南端到达50°N；（2）乌拉尔大槽，检验关键区域50～75°E, 40°N以北的范围出现明显的低槽，槽的振幅达20个纬距或以上，槽的南端到达50°N以南；（3）北方横槽，检验关键区域45°～70°N、50°～100°E范围内出现明显的准东西向的槽，东西向长度达20个经度或以上；（4）中亚低值系统，检验关键区域40°～60°N、60°～90°E的范围出现低值系统，闭合等高线在两条以上。这4个系统至少都要维持2 d以上。

影响系统的天气学检验标准（表1）：（1）影响系统在预报图上的出现时间与实况是否吻合，以24 h为判定依据。时间提前24 h以上表示生成时间偏早，反之时间落后24 h以上表示生成时间偏晚；（2）槽线所处的主体经（纬）度位置与实况是否吻合，以2°为判定依据，槽线所处经（纬）度与实况差值大于2°，表示槽线位置偏东（北），反之槽线所处经（纬）度比实况落后2°以上，表示槽线位置偏西（南）（注：北方横槽为东西走向，故用纬度判断）；（3）系统中心强度用低压中心值与实况对比，以4 dagpm为判据。模式低槽中心值小于实况中心值4 dagpm以上，表示系统中心强度预报偏强，反之模式低槽中心值大于实况中心值4 dagpm以上，表示系统中心强度预报偏弱。

海平面气压场的检验标准：（1）高（低）压中心位置的检验用预报场中心的经（纬）度与实况的差值，以2°为判据。当预报和实况差值的绝对值＜2°时无误差，当预报和实况的差值＞2°E（°N）时表示高（低）压中心位置偏东（北），反之当两者的差值＜-2°E（° N）时表示高（低）压中心位置偏西（南）；（2）中心强度的检验用高（低）压预报中心值与实况对比，以2.5 hPa为判据。模式高压中心值大于实况中心值2.5 hPa以上，表示高压中心强度预报偏强，反之表示高压中心强度预报偏弱；模式低压中心值大于实况中心值2.5 hPa以上，表示低压中心强度预报偏弱，反之表示低压中心强度预报偏强。（差值为预报场系统的经纬度减实况场系统的经纬度）

选取2009—2012年新疆冬季43场暴雪天气过程（表2），可以看出新疆冬季的暴雪过程中最主要的影响系统是西西伯利亚低槽，占73%，其次是中亚低值系统次之占14%，乌拉尔大槽占10%，最少的是北方横槽占3%。

3 ECWMF与T639数值预报检验分析

3.1 高空影响系统检验分析

3.1.1 西西伯利亚低槽

从表3可以看出，两种模式产品对西西伯利亚低槽生成时间的预报检验结果在72 h之内预报准确率接近100%，误差小于2个经度；对槽线位置、低槽中心强度的预报准确率T639均低于ECWMF，且随时效的增加T639预报准确率的下降速度较ECWMF快。值得注意的是48 h内ECWMF的预报准确率较高，均在95%以上。

3.1.2 乌拉尔大槽

两种模式产品对乌拉尔大槽生成时间的预报检验结果在72 h之内预报准确率均接近100%；对槽线位置的预报T639和ECWMF在24 h内均接近实况，但T639预报准确率随时效的增加下降速度较ECWMF明显加快，其中48 h ECWMF的准确率仍与实况一致，到72 h T639准确率不足50%。低槽中心强度的预报准确率ECWMF略高于T639，但均不高（表4）。

3.1.3 中亚低值系统

两种模式产品对中亚低值系统生成时间的预报检验结果在72 h之内预报准确率接近100%；对槽线位置的预报准确率T639在24 h内比ECWMF高，但随着预报时效的增长，T639的准确率不断下降，而ECWMF的预报准确率在72 h内一直为88%。低值中心强度的预报准确率T639略高于ECWMF（表5）。

3.1.4 北方横槽

两种模式产品对北方横槽生成时间的预报检验结果在72 h之内预报均准确率接近100%；对槽线位置的预报ECWMF准确率高于T639，24 h与实况几乎一致，48 h和72 h都为83%；横槽中心强度的预报准确率24 h T639较ECWMF高，48 h两种准确率一致，72 h ECWMF的预报准确率较高（表6）。

3.2 海平面气压场的检验分析

3.2.1 西西伯利亚低槽对应海平面气压场

从表7可以看出，T639模式产品关于西西伯利亚低槽对应海平面高（低）压中心位置的预报准确率在24 h之内略高于ECWMF，随着预报时效的增长，ECWMF准确率升高，而T639逐渐降低，两种模式高（低）压中心位置的预报误差倾向性均不明显；对海平面气压中心强度的预报检验结果：48 h之内T639的预报准确率虽然高于ECWMF，但准确率也不高。两种模式的预报误差主要由于预报值比实况偏小3～5 hPa所致。

3.2.2 乌拉尔大槽对应海平面气压

关于乌拉尔大槽对应海平面高（低）压中心位置和中心强度的预报准确率24 h内T639均比ECWMF高2%～6%，48 h和72 h两种模式的预报准确率基本持平（表8）。预报偏快偏小造成误差较多。

3.2.3 中亚低值系统对应海平面气压

中亚低值系统对应海平面高（低）压中心位置的预报准确率48 h内T639模式虽略高于ECWMF，但两种模式准确率都不高，72 h时T639准确率低于ECWMF；对海平面气压中心强度的预报准确率48 h内T639低于ECWMF，在72 h时其准确率略高于ECWMF（表9）。预报较实况一般偏慢偏小。

3.2.4 北方横槽对应海平面气压

48h之内T639模式产品关于北方横槽对应海平面高（低）压中心位置的预报准确率高于ECWMF，

72h时却相反；对海平面气压中心强度的预报准确率T639均高于ECWMF（表10）。误差大多是因为预报偏慢偏小。

3.3 误差分析

两种数值模式对海平面气压中心强度预报的误差绝大部分是由于预报较实况偏弱。每场天气过程检验所用预报初始场个数不同，故误差量分析所采用的样本数也不同，3 d所用样本数分别为37、40、55个。3 d误差量范围和平均值分别为-9～8.5、-8～3.5、-8～5和-3.51、-3.75、-3.95（单位hPa）。从图1～3中可以看出，出现误差时，一般是由于海平面高（低）压中心的预报较实况偏弱3～5 hPa所致（图1a～1c，正值表示预报较实况偏强，负值表示偏弱。）

4 典型个例检验分析

西西伯利亚低槽暴雪过程为2013年1月28日05时至1月30日20时，数值预报初始场为25、26日20时。降雪实况为北疆大部和天山山区、哈密北部等地的部分地区和南疆西部山区局地出现微到小雪，其中伊犁河谷、塔城、阿勒泰、北疆沿天山一带等地的部分地区和哈密北部局地为中到大雪，伊犁河谷、塔城局部暴雪。

4.1 500hPa位势高度场检验分析

从25日预报场（图2a～2c）看出，新地岛南侧为一低值中心，其底部乌拉尔山一带为一低槽，西西伯利亚有一短波，但位置比较偏北。随着欧洲脊东移发展，推动低槽东移并引导北方冷空气南下影响我区。两种模式在24 h内对生成时间、系统位置、中心强度的预报都几乎与实况一致；48 h内两种模式预报与实况基本一致（T639对槽线位置预报略偏西，但在误差范围内）；72 h内ECWMF预报几乎与实况一致，T639对槽线位置预报偏西5个经度。

26日预报场，2种模式在3 d内对生成时间、系统位置、中心强度的预报都几乎与实况一致。

4.2 海平面气压场分析

25日预报场（图3a～c）表明，实况场上，26日20时这次天气过程的影响系统在东欧，为一冷高，其中心强度为1 025 hPa。24 h内2种模式对冷高中心位置预报偏西5个经度，偏北3个纬度，中心强度基本与实况一致；48 h内ECWMF预报几乎与实况一致，T639中心强度预报偏弱4.5 hPa；72 h内ECWMF预报几乎与实况一致，T639中心位置预报偏西10个经度，偏北3个纬度，中心强度偏弱5.5 hPa。

26日预报场，24 h、48 h内两种模式对中心位置和强度预报基本与实况一致；72 h内两种模式对中心强度预报都比实况偏弱5.5 hPa，ECWMF中心位置预报基本与实况一致，T639则偏西5个经度。

5 小结

（1）通过对高空形势场的检验，得出两种模式对4类影响系统生成时间的预报几乎与实况一致；对槽线位置的预报整体来看ECWMF要优于T639，尤其是在48 h内，ECWMF的准确率更高，预报一般要慢于实况；对中心强度的预报西西伯利亚低槽和乌拉尔大槽48 h内ECWMF的准确率要高于T639，其余两个影响系统结果相反，而72 h 4个系统T639的准确率较ECWMF高，误差大多是由于对中心强度预报偏强造成。

（2）通过对海平面气压的检验，得出两种模式对4种影响系统所对应海平面气压中心位置的预报，T639预报准确率要高于ECWMF，尤其是在48 h内，而72 h其准确率低于ECWMF，两种模式的误差倾向性不明显；对于海平面气压的中心强度，T639预报准确率要高于ECWMF，尤其在48 h内表现更明显，72 h内T639预报准确率下降速度更快，其准确率低于ECWMF，出现误差时，绝大部分是由于海平面气压中心强度预报较实况偏弱3～5 hPa所致。

本文检验中，由于中亚低值系统和北方横槽在所有天气过程中所占比例相对很少，所以对于这两种影响系统的检验结果可信度相对较低，而西西伯利亚低槽和乌拉尔大槽的检验结果可信度较高。本文运用的是天气学检验方法，虽具有一定的主观性，存在一定程度人为误差，但检验结果具有一定指示意义，可为预报业务提供依据。

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The testing and Assessment of ECWMF and T639 Numerical model Products for forecasting the influence systems of blizzard in Xinjiang

MA Chao，JIA Lihong，YANG Xia，ZHAO Fenghuan
（Xinjiang Meteorological observatory，Xinjiang Urumqi 830002）

In the study forecast data of ECWMF and T639L60 numerical forecast products（2.5× 2.5）were used to test the forecasting ability for the main impact system of the 43 winter snowstorm processes in the years from 2009 to 2012，which is West Siberian trough,Ural Alexander slot,the northern cross slot,central Asia low-value systems,and the 500 hPa geopotential height and sea level pressure field by 24 hours within 72 hours.The test result shows that these two models are both good at 500 hPa high altitude field situation forecast,and the accuracy of ECWMF is slightly higher than that of T639 within 48 hours;the two models accuracies for the surface pressure are both lower than those of 500 hPa geopotential height forecast,and T639 is superior to that of ECWMF;meanwhile,the strength of surface pressure center in forecasting is lower 3～5 hPa than the live situation.

ECWMF T639L60 Numerical forecast products；Xinjiang blizzard；affect system；test

P456.7

B

1002-0799（2015）02-0031-07

马超，贾丽红，杨霞，等.对ECWMF和T639数值模式产品在新疆暴雪影响系统预报能力中的检验[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（2）：31-37.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.02. 005

2014-07-21；

2014-10-13

中国沙漠气象科学研究基金（sqj2013006）；国家科技支撑计划项目（2012BAC23B01）。

马超（1988-），男，助理工程师，现从事短期、短时天气分析与预报技术研究。E-mail：sonteryfan@aliyun.com