吉林省东部地区格点温度预报订正方法研究

徐昌龙 崔日权 张莹莹 张 昊

（1、延边州气象局，吉林 延吉 133000 2、延吉市气象局，吉林 延吉 133000）

吉林省东部地区，属中温带季风气候，地处长白山区，地形构成复杂，气温变化复杂。高分辨率格点要素预报是目前中国气象局主推的天气预报业务和未来天气预报的发展方向，加强对高分辨率模式预报产品的解释应用能力就成为提高格点要素预报能力的关键问题[1]。本文对ECMWF模式2 m格点最高和最低气温预报资料，对吉林省东部分区域进行数值预报检验，找出最高、最低气温格点预报误差值，并对格点检验站点和邻近国家站气温资料进行统计和对比分析，建立最高、最低气温的回归方程，从而得出吉林省东部地区格点温度预报统计适用方法。

1 资料与方法

1.1 资料

本文实况数据采用吉林省东部地区2018-2020年的逐日最低和日最高气温观测资料，欧洲中心的再分析资料。模式数据为2018-2020年每日20时起报的ECMWF细网格模式24小时2 m最高、最低气温预报产品。检验站点为东部地区98个国家级站点和区域自动站，其中选取对吉林省东部气温预报难度较大的夏季东风回流天气出现日期，使用的日最低和日最高气温的记录单位是0.1 ℃。

1.2 方法

利用Meteoinfo软件，从ECMWF细网格模式格点预报场中，提取需要检验的98个2 m最低和最高气温站点数据，再根据东部地区地形特点，把预报区域分为近海区、哈尔巴岭以西和以东地区、延吉盆地、延边北部、延边南部、南部长白山区（图1）。检验使用误差平均值、平均误差、正误差率、均方根误差、平均绝对误差、预报准确率，具体如下：

图1 吉林省东部地形分布图

2 结果分析

2.1 夏季东风回流天气模式误差

2.1.1 天气背景

吉林省东部地区属中温带季风气候，受海陆热力性质差异影响，夏季在太平洋副热带高压的影响下，盛行夏季风，以偏东风为主，潮湿多雨，典型的环流特征为“东高西低”，即东部海上是高压，西部是低压。以2018年6月26日08时500hp高空和14时地面天气图为例，可以看出（图2），吉林省东部在500hpa高空处于低涡东南部，地面处于气旋前部。由于缺乏海洋实际观测资料，夏季受东风回流天气影响时，给气温预报增加了一定难度，本次共找出165个例，对它进行误差分析。

图2 2018年6月26日08时500hp和14时地面天气图

2.1.2 最低气温误差分析

可以看出夏季受东风回流天气影响时，ECMWF细网格模式的最低气温误差平均值为-1.0 ～-1.6 ℃之间，正误差率全区小于等于37%，均表现为模式气温预报误差系统性偏低的特点。平均误差为0.8 ～0.9 ℃之间，且空间分布均匀，随机误差较小。平均绝对误差和均方根误差普遍小于2℃，预报准确率较高。从空间分布上看，南部长白山区、哈尔巴岭以西、延边北部的平均绝对误差和均方根误差大于其他地区，表现为山区的平均预报准确率低于平原的特点，与实际预报业务中跟预报员经验基本一致 表1）。

表1 ECMWF细网格模式最低气温预报误差和准确率

2.1.3 最高气温误差分析

ECMWF细网格模式的最高气温误差平均值为0.0 ～-0.9 ℃之间，正误差率除了哈尔巴岭以东，其他低于50%，表现为模式气温预报误差系统性偏低的特点。平均误差为1.4 ～1.7 ℃之间，且空间分布均匀，随机误差较小。平均绝对误差为1.5 ～1.9 ℃之间，均方根误差为2.3 ～2.6 ℃之间，预报准确率为65%～77%，平均绝对误差和均方根误差大于最低气温预报。从空间分布上看，南部长白山区和延边南部的预报准确率低于其他地区 表2）。

2.2 回归方程建立与检验

通过对东部地区检验站点（84个）与邻近国家级本站（8个）2018-2020年夏季最低、最高气温实况资料进行相关分析，利用最小二乘法拟合检验站点与邻近国家级本站最低气温和最高气温的回归方程。

2.2.1 回归方程建立

假设国家站气温指标为变量x，检验站点气温指标为变量y，建立各检验站点气温与邻近国家站气温的关系方程，并对所有回归方程进行显著性检验（F分布，α+0.05），通过分析发现最低、最高气温回归方程相关性非常强，最低、最高气温相关系数都超过0.88 以上，均通过显著性检验，回归方程略。

2.2.2 回归方程检验

利用夏季受东风回流天气影响时165个样本的ECMWF细网格模式国家级站点最低、最高气温预报值代入到与检验站点建立的最低、最高气温回归方程，得出检验站点预报值，进行误差分析，如图3。

看出最低气温回归方程误差平均值为-1.3 ～0.5 ℃之间，随机误差较为明显。平均绝对误差为0.8 ～1.5 ℃之间，预报效果较好；最高气温误差平均值为1.0 ～2.2 ℃之间，表现为系统性偏高特点。平均绝对误差为1.6 ～2.4 ℃之间，预报准确率低于最低气温预报 图3）。

图3 从左到右分别为最低气温和最高气温预报平均绝对误差

3 结论

3.1 吉林省东部地区夏季受东风回流天气影响时，发现ECMWF细网格模式最低气温和最高气温预报较观测值整体偏低现象，最低气温更为明显，最低气温平均绝对误差和均方根误差整体平均值为1.4 ℃和1.7 ℃；最高气温平均绝对误差和均方根误差整体平均值为1.8 ℃和2.5 ，预报准确率略低于最低气温预报。

3.2 对比分析发现，东部地区检验站点与邻近国家级本站最低、最高气温回归方程相关性非常强，均通过显著性检验。经过回归方程检验看出，最低气温回归方程误差平均值为-1.3 ～0.5 ℃之间，平均绝对误差为0.8 ～1.5 ℃之间。最高气温回归方程误差平均值为1.0 ～2.2 ℃之间，表现出系统性偏高特点。平均绝对误差为1.6 ～2.4 ℃之间，在实际业务当中，可以给预报员提供一定的参考信息。