周成 高雷娜 王逸鹏 刘春红

摘要    本文收集處理了2014年9月到2015年9月国家精细化指导预报产品（以下简称SCMOC）;利用德州11个站的实况资料对其20：00起报的日最低气温、日最高气温、晴雨、一般性降水和逐日3 h预报气温进行对比分析并检验预报质量。结果表明，日最低气温预报质量较好，无须订正;日最高气温预报质量较差，需订正后作参考;二者都具有明显的季节变化特征。通过误差分析总结了误差特点，并算得平均绝对误差;逐3 h气温预报有明显的日变化以及季节变化特征;一般性降水预报质量不稳定，其中的48 h预报质量高于24 h预报质量，降水预报空报率较高。研究结果可为提高预报准确率提供参考。

关键词    国家精细化指导预报产品;预报质量;误差;温度;降水;山东德州

中图分类号    P451        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）22-0154-04                                                开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    This paper collected and processed SCMOC from September 2014 to September 2015， according to the actual datas from 11 stations in Dezhou， it compared and analyzed the daily minimum and maximum temperature， the shine and rain， the general precipitation and 3 h temperature forecast （started at 20： 00） to inspect the forecast quality. The results showed that the quality of daily minimum temperature forecast was good， which was no need to correct. The quality of daily maximum temperature forecast was poor， which should be correct for reference. Both of them had obvious seasonal change characteristics. Through the error analysis， the error characteristics were summarized and average absolute errors were calculated. The 3 h temperature forecast had obvious diurnal and seasonal change characteristics. The general precipitation forecast quality was not stable， the quality of 48 h forecast was higher than that of 24 h forecast， and the precipitation forecast vacancy rate was relatively higher. The research results can provide references for improving the forecast accuracy in the future.

Keywords    SCMOC; forecast quality; error; temperature; precipitation; Dezhou Shandong

目前，德州市已经开始利用国家发布的精细化指导预报产品（SCMOC），其预报时次的高密度、预报项目的多元素等特点是常规预报产品所不能代替的，但其预报质量还需要进一步确认。对预报产品应该有客观的认识[1]，特别是日最高与最低气温、晴雨、一般性降水、精细化3 h气温等都是常规业务中重点考核的预报要素。随着现代化的发展，未来预报的趋势必将是推行精细化预报，其中包括气象要素的精细化、预报时间的精细化等[2]。通过对预报数据的收集和实况对比验证其预报质量，了解误差特征，使其在今后的精细化预报工作以及常规预报业务工作中发挥更大的作用。

1    资料与方法

利用VB.NET软件编写程序收集并处理国家精细化指导预报资料[3]，编写相应程序并处理2014年9月到2015年9月共347 d全部预报数据，利用相应时间德州全市11个站的逐3 h气温、日最高（低）气温、日降水量等实况数据对SCMOC指导报20：00起报的3 h气温、最高（低）气温、一般性降水进行质量检验，其中包括0～48 h的逐3 h温度预报、0～48 h的一般性降水预报和0～72 h的最高（低）气温预报。

1.1    降水检验

式中，FARk为空报率、POk为漏报率、TSk为一般性降水正确率、NAk为预报正确站（次）数、NBk为空报站（次）数、NCk为漏报站（次）数，PC为晴雨预报准确率、NA为有降水预报正确站（次）数，NB为空报站（次）数、NC为漏报站（次）数、ND为无降水预报正确的站（次）数。

1.2    氣温检验

式中，TAEi为第i站（站）的绝对误差，TMAE为平均绝对误差，Fi为第i站（次）的预报温度，Oi为第i站次的实况温度，N为预报的总站次，Nr为气温预报正确的次数，TTr为预报准确率，TTf+为正误差比例，TTf-为负误差比例，TRMSE为均方根误差。气温预报质量是|Fi-Oi|≤2的出现次数的百分率，正（负）误差比例指Fi-Oi>2 ℃（Fi-Oi<-2 ℃）的出现次数占总次数的百分率，Nf+、Nf-分别为Fi-Oi>2 ℃、Fi-Oi<-2 ℃的站的预报站（次）数。

由于一般性降水、晴雨和逐3 h气温的72 h预报质量较差，参考意义不大，故本文只分析72 h高低温预报，以及48 h内的一般性降水、晴雨和逐3 h气温预报质量。

2    日最低、日最高气温预报检验

2.1    72 h内日最低气温预报准确率和误差特征分析

由表1可知，全年日最低气温预报质量与预报时效成反比，24 h平均预报准确率达76%，其中德城区可达81%，参考意义比较大;48 h和72 h预报质量下降比较明显，分别为72%和69%;年平均绝对误差和预报时效成正比，24、48、72 h全市年平均绝对误差分别为1.3、1.4、1.5 ℃，均小于2 ℃;均方根误差和时效成正比，全市均方根误差都小于2 ℃，因而预报偏差比较小[8-10]。

正负温度误差特征明显，其中德城区（54714）、宁津（54716）、乐陵（54726）、夏津（54803）、禹城（54811）多负误差及气温预报偏低次数比较多，庆云（54728）、武城（54709）、平原（54718）、陵城区（54715）多正误差及低温报错时，气温偏高比较多。从整体来看，低温质量较为稳定，特别是24 h德城区预报结论基本无须订正。

2.2    72 h内日最高气温预报准确率和误差特征分析

全年日最高气温预报质量与预报时效成反比，整体预报质量较差，均在65%以下;年平均绝对误差和预报时效成正比，24、48、72 h分别为1.7、1.9、2.1 ℃，误差较大，均方根误差和预报时效成正比，误差在2～3 ℃之间，预报偏差较大;正负误差比例特征明显，正误差各县站随预报时效增加变化不大，负误差与预报时效成正比，72 h预报远大于24 h预报偏差，并且所有站点负误差远大于正误差，表明高温预报错误时，气温偏低次数非常多，高温预报明显偏低，需要人工订正。

3    48 h内逐3 h气温预报准确率和误差特征分析

各站对于逐3 h气温整体预报质量变化幅度比较小，最低在宁津县，为64%，最高在临邑县，为67%， 24 h预报准确率高于48 h预报准确率;24 h预报质量和48 h预报质量都有明显的日变化特征，夜间气温预报质量高、白天气温预报质量低，平均绝对误差与日变化趋势相反，夜间误差较小，白天误差增大;凌晨2：00—5：00正负误差比例接近，而14：00—20：00正误差比例明显大于负误差比例;说明夜间气温预报质量相对较为稳定，而预报白天气温不稳定，预报偏低次数比较多;通过均方根误差（图1），夜间平均为2 ℃左右，白天在3 ℃以上，个别站点达到了4 ℃，具有明显的日变化，说明白天预报气温偏差比较大，而夜间预报气温偏差比较小。整体来看，白天气温预报很不稳定，预报偏低次数较多需要结合实际情况进行合理订正。

4    48 h逐3 h气温预报、日最高最低气温季节性变化分析

4.1    季节性分析

通过研究分析发现，日最低气温秋季、冬季、春季预报质量总体偏差不大，冬季略低，而夏季预报质量明显较好;日最高气温整体预报质量较差，秋季预报质量略好、冬季质量明显偏差，春季、夏季预报质量大致相同。

季节性分析中逐3 h气温的预报质量、平均绝对误差、正误差比例、负误差比例不仅与预报时效成反比外，还都有各自的季节性变化特征。预报质量整体起伏较小，冬季预报质量较好，略高于其他季节（图2），春季质量最差;平均绝对误差除冬季外（冬季误差各时次都比较平均），都具有明显的日变化特征，即夜间减小、白天增大，春、秋两季平均绝对误差明显高于夏、冬两季。

4.2    正负误差分析

在秋季负误差比例夜间较高，说明秋季夜间预报气温偏低较多，冬季负误差很明显大于正误差，而且没有明显的日变化，说明冬季气温预报普遍偏低[11];春季与冬季相反，正误差比例明显大于负误差比例，但夜间比例差距小，说明春季气温预报明显偏高较多;夏季特征比较复杂，夜间到次日上午正误差明显高于负误差比例，而中午到下午负误差比例明显大于正误差比例，说明夜间气温预报偏高较多，白天气温预报偏低较多（图3）。

5    48 h晴雨、降水预报质量统计分析

5.1    全年质量统计

从整年的统计数据可以看出，各站的晴雨预报准确率比较好，24 h都接近85%，在一般性降水预报质量方面，24～48 h质量较为稳定，都接近40%，48 h质量还高于24 h质量，漏报比较少但是空报率太高，质量不稳定。

5.2    季节性变化分析

通过季节性分析（表2）发现，春季和冬季晴雨预报质量较好、夏季最差，初步分析是由于夏季天气复杂多变;一般性降水预报质量48 h预报质量高于24 h预报质量，夏季一般性降水质量最差，春季预报质量较好;空报次数4个季节都很多，夏季最多，24 h和48 h都在60%以上;漏报相对较少，冬季最多，24 h和48 h漏报率都在30%以上，春季最少。

6    结语

（1）日最低气温24 h预报质量比较好，均方根误差、平均绝对误差比较小，不用订正;正负误差特征明显，其中德城、宁津、乐陵、夏津、禹城多负误差，庆云、武城、平原、陵城多正误差;冬季质量略低，夏季质量比较好。

（2）日最高气温质量比较差，都在65%以下，平均绝对误差、均方根误差比较大，需要订正之后使用，正误差比例变化不大，多为负误差，高温预报偏低;秋季质量相对比较好，冬季质量偏差，春季质量与夏季质量接近。

（3）逐3 h气温预报质量日变化幅度比较小，均在64%～67%之间，夜间质量略高于白天质量;24 h预报质量高于48 h预报质量，具有明显的日变化，夜间预报质量高、白天预报质量低，平均绝对误差夜间小，而白天增大;夜间多负误差，白天多正误差;在均方根误差方面，夜间为2 ℃，白天达到3 ℃以上，日变化比较明显，白天气温预报偏差比较大，夜间预报偏差比较小。

（4）逐3 h气温预报质量季节性分析发现，冬季预报质量好，春季最差;平均绝对误差除冬季外都具有明显的日变化特征，夏、冬两季平均绝对误差较小;秋季夜间和冬季气温预报偏低;春季气温预报偏高;夏季夜间到上午气温预报偏高，而中午到下午气温预报偏低。

（5）晴雨预报质量比较好，一般性降水预报质量一般，24～48 h质量较为稳定，都接近40%，48 h质量高于24 h质量，整体漏报比较少，但是空报率太高，质量不稳定，需要参考其他模式降水，其中春季、冬季的晴雨质量高，夏季质量最差，究其原因可能是夏季天气复杂多变，形势调整慢;夏季一般性降水质量最差，春季一般性降水质量比较好;空报4个季节都比较多，其中夏季最多;而漏报相对比较少，其中冬季最多，春季最少。

7    参考文献

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