基于滑动质心法的华南地区锋面和暖区降水ECMWF模式预报性能评估

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2024.02.002

摘要/Abstract

摘要：

应用空间滑动质心法对2018—2020年华南地区锋面和暖区中雨、大雨及暴雨量级降水ECMWF模式(简称EC模式)24~168 h时效的空间落区预报结果进行定量分析。结果表明：EC模式对华南暖区降水和锋面暴雨的空间落区预报存在系统性经纬向偏差，且以偏西北为主；对锋面中雨和大雨的空间落区预报存在系统性经向偏差，且以偏北为主，但纬向偏差不明显。模式对锋面和暖区降水空间落区预报的纬度偏差分别集中在1.0°和1.5°以内，经度偏差分别集中在1.5°和2.0°以内。随预报时效增加，EC模式的空间预报偏差增大，24~72 h时效的EC模式空间落区预报相对稳定，96~168 h时效的预报偏差明显增大。2022年华南地区两次锋面和暖区降水空间位置质心订正结果表明，订正后的模式降水TS评分明显提高。

关键词: 滑动质心法, 预报时效, 空间偏差

Abstract:

Based on the sliding centroid method, the spatial rainfall location forecast performance of EC model in 24~168 h for moderate, heavy, and torrential rainfall in the front and warm areas of South China was analyzed. The results show that the ECMWF model (abbreviated as EC model) has systematical meridional and zonal deviation in warm-area rainfall and front rainstorm location, and the forecasted rainfall location is located west and north to the observed one. The location deviation of front moderate rain and heavy rain is dominantly meridional ones, in which cases with north rainfall deviation are more than the south one. The zonal displacement error is not clear. The meridional deviation of front and warm-area rainfall location lies in 1.0° and 1.5°, respectively. The zonal deviation lies in 1.5ånd 2.0°, respectively. The spatial rainfall location forecast performance of EC model is different with the different valid time, which is relatively stable in 24~72 h. The forecast deviation in 96~168 h increases obviously. A method for correcting the spatial rainfall location is established. The deviation correction method is applied to two rainfall events in 2022, and the results show that the TS scores can be significantly improved.

Key words: Sliding centroid method, Forecast lead time, Spatial deviation

中图分类号:

P456.7

魏蕾,陈炳洪,张兰,李怀宇,梁之彦,许欢. 基于滑动质心法的华南地区锋面和暖区降水ECMWF模式预报性能评估[J]. 气象与环境学报, 2024, 40(2): 9-16.

Lei WEI,Binghong CHEN,Lan ZHANG,Huaiyu LI,Zhiyan LIANG,Huan XU. Evaluation of ECMWF model forecasting performance for front and warm-area rainfall in South China based on the sliding centroid method[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2024, 40(2): 9-16.

图/表 10

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参考文献 22

1	广东省气象局《广东省天气预报技术手册》编写组. 广东省天气预报技术手册[M]. 北京: 气象出版社, 2006: 86- 100.
2	何立富, 陈涛, 孔期. 华南暖区暴雨研究进展[J]. 应用气象学报, 2016, 27 (5): 559- 569.
3	胡宁, 汪会. 华南一次强对流天气过程中环境条件对MCS形态特征的影响[J]. 热带气象学报, 2019, 35 (5): 681- 693.
4	张亚妮, 姚秀萍, 于超. 高层动力强迫对回流型华南暖区暴雨影响的个例研究[J]. 热带气象学报, 2019, 35 (2): 166- 176.
5	陈茂钦, 徐海明. 江淮锋面和华南暖区两次暴雨过程可预报性对比[J]. 南京信息工程大学学报, 2011, 3 (2): 118- 127. doi: 10.3969/j.issn.1674-7070.2011.02.002
6	孔期, 林建. 2015年5月19—20日华南地区不同性质暴雨成因和预报分析[J]. 气象, 2017, 43 (7): 792- 803.
7	陈涛, 陈博宇, 于超, 等. 华南前汛期锋面对流系统和暖区对流系统的多尺度特征和集合预报敏感性对比分析[J]. 气象, 2020, 46 (9): 1129- 1142.
8	Wernli H , Hofmann C , Zimmer M . Spatial forecast verification methods intercomparison project: application of the SAL technique[J]. Weather and Forecasting, 2009, 24 (6): 1472- 1484. doi: 10.1175/2009WAF2222271.1
9	公颖. SAL定量降水预报检验方法的解释与应用[J]. 暴雨灾害, 2010, 29 (2): 153- 159.
10	孔荣, 王建捷, 梁丰, 等. 尺度分解技术在定量降水临近预报检验中的应用[J]. 应用气象学报, 2010, 21 (5): 535- 544. doi: 10.3969/j.issn.1001-7313.2010.05.003
11	刘凑华, 牛若芸. 基于目标的降水检验方法及应用[J]. 气象, 2013, 39 (6): 681- 690.
12	Gilleland E , Ahijevych D , Brown B G , et al. Intercomparison of spatial forecast verification methods[J]. Weather and Forecasting, 2009, 24 (5): 1416- 1430. doi: 10.1175/2009WAF2222269.1
13	潘留杰, 薛春芳, 张宏芳, 等. 三种高分辨率格点降水预报检验方法的对比[J]. 气候与环境研究, 2017, 22 (1): 45- 58.
14	符娇兰, 宗志平, 代刊, 等. 一种定量降水预报误差检验技术及其应用[J]. 气象, 2014, 40 (7): 796- 805.
15	李晓兰, 符娇兰. 基于CRA技术的华南前汛期强降水EC模式预报误差分析[J]. 热带气象学报, 2021, 37 (2): 194- 206.
16	韩雷, 王洪庆, 谭晓光, 等. 基于雷达数据的风暴体识别、追踪及预警的研究进展[J]. 气象, 2007, 33 (1): 3- 10.
17	杨景泰, 隋玉秀, 肖剑, 等. 大连地区ECMWF细网格10 m风场与观测实况对比与检验[J]. 气象与环境学报, 2021, 37 (1): 73- 81. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.010
18	吴春英, 刘多文, 钟博, 等. 基于数值预报模式的乡镇温度预报方法研究[J]. 气象与环境学报, 2019, 35 (1): 108- 112. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.01.015
19	李燕, 刘晓初, 赛瀚, 等. 大连地区一次局地大暴雨过程中尺度特征及加密自动气象站数据的应用[J]. 气象与环境学报, 2018, 34 (3): 9- 17. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2018.03.002
20	张艳霞, 蒙伟光, 徐道生, 等. 华南锋面和季风降水环流特征及加热结构对比分析[J]. 热带气象学报, 2020, 36 (1): 1- 12.
21	吴晓峰, 王元, 徐昕, 等. 辽宁地区暖区和锋面暴雨个例对比分析[J]. 气象科学, 2017, 37 (5): 700- 708.
22	朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文, 等. 天气学原理和方法(4版)[M]. 北京: 气象出版社, 2000: 373- 380.

预报时效/h	平均偏差/(°)
预报时效/h	锋面中雨纬度	锋面中雨经度	锋面大雨纬度	锋面大雨经度	锋面暴雨纬度	锋面暴雨经度
24	0.272	0.603	0.383	0.633	0.400	0.546
48	0.297	0.458	0.495	0.755^*	0.561	0.789
72	0.342	0.490	0.563	0.616	0.442	0.827
96	0.404	0.543	0.606	0.669	0.505	1.018^*
120	0.364	0.536	0.594	0.717	0.741^*	0.905
144	0.389	0.474	0.659^*	0.698	0.711	0.722
168	0.511^*	0.633^*	0.624	0.737	0.414	0.793

预报时效/h	平均偏差/(°)
预报时效/h	暖区中雨纬度	暖区中雨经度	暖区大雨纬度	暖区大雨经度	暖区暴雨纬度	暖区暴雨经度
24	0.240	0.232	0.396	0.503	0.381	0.756
48	0.302	0.256	0.537	0.721	0.450	0.927
72	0.325	0.201	0.547	0.665	0.540	1.027
96	0.398	0.336	0.644	0.827	0.632	1.057
120	0.407	0.323	0.686	0.964	0.660^*	1.480^*
144	0.510	0.434^*	0.769^*	1.383^*	0.650	1.380
168	0.537^*	0.373	0.498	0.870	0.550	1.381

[1]	刘俊杰, 高金兰, 刘蕾, 邵月红, 吴必文, 程智. 基于WRF-Hydro模式的沂河流域水文气象模拟参数优化研究[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(2): 20-27.
[2]	刘静, 陈传雷, 王瀛, 才奎志, 任川, 董巍. 基于4种高分辨率模式的辽宁省雷达回波预报邻域检验结果对比[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(5): 25-33.
[3]	董琪如, 邱晓滨, 王莹, 王泽林, 李季, 梁绵. 循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(3): 1-11.
[4]	姜平,刘晓冉,康俊,廖代强,周杰. 基于超越概率的重庆市住宅区风环境品质定量评估[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(6): 31-41.
[5]	聂安祺,李得勤,滕方达,陆井龙,王当. 辽宁省夏季多模式降水预报检验及晴雨预报技术研究[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(5): 10-17.
[6]	王涛, 王乙舒, 沈玉敏, 王艳, 赵连伟, 王小桃, 沈历都. CMIP5模式对辽宁省气温模拟能力及未来2℃升温阈值出现时间评估[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(2): 49-61.
[7]	班晋, 王波, 李永生, 赵佳莹. 基于NCEP_CFSv2模式的黑龙江省夏季降水预测研究[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(6): 21-27.
[8]	孟莹莹, 曹殿斌, 吴岩, 王子洋. 大小兴安岭林区风场动力降尺度对比研究[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(4): 8-15.
[9]	高淑新, 宋晓巍, 李琳琳, 薛怡, 陈鹏心, 齐文川. CLIGEN天气发生器在中国东北三省模拟温度的适用性评价[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(4): 77-84.
[10]	王叶红, 赵玉春. 不同背景场误差样本模拟方案对数值预报的影响--以“苏迪罗”台风为例[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(6): 11-23.
[11]	沈历都, 龚强, 徐红, 王涛, 顾正强, 马雁军. 土地扩张对城市边界层风热环境影响的模拟研究--以沈阳市为例[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(6): 64-74.
[12]	纪永明;蒋大凯;陈传雷;任志杰;孟莹;才奎志;胡鹏宇;张硕. 基于雷达组网拼图的定量降水反演I—动态Z-I关系法[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(4): 18-25.
[13]	徐姝;尉英华;熊明明;魏琳. 频率匹配法在海河流域ECMWF集合预报融合产品中的应用研究[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(4): 11-17.
[14]	王焕毅, 谭政华, 杨萌, 张翘, 蒋林杉. 三种数值模式气温预报产品的检验及误差订正方法研究[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(1): 22-29.
[15]	杨磊, 王瀛, 孙丽, 刘瑞霞, 才奎志, 李铭鉴. 辽宁地区LAPS系统及其在暴雨个例中的应用[J]. 气象与环境学报, 2017, 33(6): 1-8.