东北冷涡影响下本溪温度和降水预报技术研究

魏海宁 寇思聪 丁伟 王焕毅 李雪洋

摘要 每年5—6月本溪地区受冷涡系统影响天气增多，多阵性降雨天气，冷涡系统带来的特殊天气也给本溪地区温度和降水预报带来了较大的难度，造成温度预报和降水预报质量不高。通过对2019年5月1—6月11日影响本溪地区的冷涡系统进行追踪，分析了冷涡的位置、强度等对本溪地区温度、降水的影响特征。同时，对数值预报产品进行了模式检验，以期为今后的预报提供有力的技术支撑，有效增强预报能力，提高预报质量。

关键词 东北冷涡；模式检验；天气形势分析

中图分类号：P458 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）09–0-03

东北冷涡是造成中国东北地区持续阴雨洪涝、突发性强对流天气的重要天气系统。预报东北冷涡及其引发的天气现象一直是东北地区气象科技工作者关注和研究的问题。蒋大凯等[1]对东北冷涡气候特征及其对辽宁气温的影响进行了研究，孙力[2]对1956—1990年的冷涡气候特征进行分析，得出大量有价值的结论。同时，随着数值模式的不断完善，利用数值模式取代传统的预报方式，并将数值模式的预报业务普及至其他行业已逐渐成为一大趋势。许多学者研究发现数值模式预报效果具有时间和空间上的显著差异，对数值模式的检验可以帮助预报员更好地了解数值预报对本地预报结论的适用程度，对天气系统的分析提供帮助，提高预报的准确率[3-9]。由于每年5—6月多受冷涡系统的影响，本地温度预报和降水预报难度加大，预报质量明显下降，因此，从冷涡系统季节变化特征入手，通过对多模式预报的检验，为冷涡系统影响下提高本溪地区的预报质量提供有力的技术保障。

1 资料来源和东北冷涡标准

应用2019年5月1日—6月11日Micaps中500 hPa高度、850 hPa温度、850 hPa风场和本溪市区、本溪县、桓仁县观测站的地面逐日气温和逐日降水量数据。

东北冷涡的定义：在500 hPa高空图上，在东北地区（35°～55°N，115°～145°E）至少有一条闭合等高线，并有明显的冷槽或冷中心配合的低压。

2 冷涡系统特征

2.1 冷涡位置变化特征

由图1可以看出，在该季节时段冷涡位置的经纬度变化中，冷涡的东西摆动幅度明显大于南北摆动，南北摆动基本维持在20°以内，东西摆动幅度明显加大，跨度达50°。

2.2 冷涡中心最低气压值

由图2可知，冷涡中心强度随着季节变化呈减弱趋势，但由统计分析可以看出，冷涡系统影响下产生降水的时段均处于冷涡系统的发展时段，即从形势场可以看到，冷涡中心强度有一个明显加强的趋势，因系统的发展带来冷涡天气，一般为阵性降水并常伴有短时强对流天气发生，同时带来气温的起伏波动。

2.3 产生降雨时本溪地区所处冷涡的位置结构特征

从表1可以看出，冷涡底部是发生较大量级降水的位置，底部冷暖空气的交汇有利于对流发生，为冷涡系统的发展提供了良好的动力条件，配合良好的水汽条件有利于强降水天气的发生。由于冷涡系统的特点，冷涡天气带来的弱降水天气可以发生在涡前、涡后，以及冷涡过境后的短波槽东移的浅槽弱脊中。这些特征都给预报降水带来了一定的难度。因此，预报员在日常预报中要在基本形势场的分析，多考虑其他相关物理量指标，并参照数值预报模式，进行综合分析。

3 多家数值预报的地面气象要素结果检验

将对2019年5月1日—6月11日的美国数值预报、欧洲中心数值预报、中央台数值预报和天气在线数值预报的逐日20：00～20：00的最高气温、最低气温和降水量预报进行模式结果检验。

3.1 2 m气温检验分析

图3是天气在线数值预报误差趋势图，准确率为20/42，错误中预报偏高的为5次，偏低17次。总体来看，天气在线预报值比实况偏低，平均偏低2.7 ℃。

图4是中央台数值预报误差趋势图，准确率为29/42，错误中预报偏高5次，偏低8次。总体来看，天气在线预报值比实况偏低，平均偏低1.2 ℃。

图5是欧洲的数值预报误差趋势图，准确率为24/42，错误中预报偏高3次，偏低15次。总体来看，天气在线预报值比实况偏低，平均偏低1.2 ℃。

图6是美国数值预报误差趋势图，准确率为25/42，错误中预报偏高7次，偏低10次。總体来看，天气在线预报值比实况偏低，平均偏低0.6 ℃。

依照以上方法，对各家数值预报产品进行检验，检验结果见表2、表3、表4，分别为市区、本溪县、桓仁县的预报模式检验结果。

3.2 各家模式的降水预报检验

美国数值预报、欧洲中心数值预报、天气在线数值预报、中央台降水预报检验结果见表5。

由表5可知，在5—6月冷涡频繁影响的时段内，在降水预报中，美国数值预报具有明显优势，3个站点的预报正确率均处于优势，具有较高的预报参考价值。中央台的降水预报偏差较大，参考价值降低，欧洲中心和天气在线的预报具有一定的参考性。同时从各家数值预报的结果可以看到，各家降水预报中大部分都是空报数多于漏报数，由于受冷涡系统的影响，多产生阵性降水，降水分散，所以在预报中可以参考空报数多于漏报数这一特点，进行主观订正，从而提高降水预报的准确率。

4 结束语

在冷涡系统影响下，气温预报和降水预报都有较大的难度，通过对美国数值、欧洲中心、天气在线、中央台4家数值产品的结果检验，可以看到各家预报产品的优势和劣势。

在温度预报中，针对本溪市区站点的最高气温预报，美国数值预报具有明显的优势，结果偏低实况约1.6 ℃，最低气温预报中央台具有一定优势，结果偏低实况约1.2 ℃。本溪县站点最高气温预报美国数值具有明显的优势，结果偏低实况约2.0 ℃，最低气温预报中央台具有一定优势，结果偏低实况约1.05 ℃。桓仁县站点最高气温预报美国数值具有明显的优势，结果偏高实况约2.0 ℃，最低气温预报欧洲中心具有一定优势，结果偏低实况约0.77 ℃。

在降水預报中，美国数值预报具有明显优势，3个站点的预报正确率均处于优势，具有较高的预报参考价值。

对冷涡系统的移动进行了追踪，冷涡的移动有明显的特点，同时对冷涡降水的发生特征进行了归纳，为今后同类型天气类型的预报提供技术参考，提高预报准确率。

参考文献

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Research on Temperature and Precipitation Forecast Technology in Benxi Area Under the Influence of Northeast Cold Vortex System

Wei Hai-ning et al（Meteorological Brueau of Benxi City， Benxi， Liaoning 117000）

Abstract Every year from May to June， the area affected by the cold vortex system in the Benxi area is increasing. The special weather caused by the cold vortex system also brings great difficulties to the temperature and precipitation forecast in the Benxi area， resulting in temperature prediction and precipitation forecast. The quality is not high. Through the tracking analysis of the cold vortex system affecting the Benxi area from May 1 to June 11， 2019， analyzed the influence of the location and intensity of the cold vortex on the temperature and precipitation in the Benxi area. At the same time， the model test was carried out on the numerical forecast products， in order to provide strong technical support for future forecasting， effectively enhance the forecasting ability and improve the forecasting quality.

Key words Northeast cold vortex; Mode test; Weather situation analysis