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模式降水与温度预报的不一致性特征

郭达烽 段明铿 夏旻惠 陈翔翔

郭达烽, 段明铿, 夏旻惠, 等. 模式降水与温度预报的不一致性特征. 应用气象学报, 2018, 29(3): 321-332. DOI: 10.11898/1001-7313.20180306..
引用本文: 郭达烽, 段明铿, 夏旻惠, 等. 模式降水与温度预报的不一致性特征. 应用气象学报, 2018, 29(3): 321-332. DOI: 10.11898/1001-7313.20180306.
Guo Dafeng, Duan Mingkeng, Xia Minhui, et al. The inconsistency of forecasting in operational numerical prediction products. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(3): 321-332. DOI:  10.11898/1001-7313.20180306.
Citation: Guo Dafeng, Duan Mingkeng, Xia Minhui, et al. The inconsistency of forecasting in operational numerical prediction products. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(3): 321-332. DOI:  10.11898/1001-7313.20180306.

模式降水与温度预报的不一致性特征

DOI: 10.11898/1001-7313.20180306
资助项目: 

国家自然科学基金项目 41675056

灾害天气国家重点实验室开放课题 2014LASW-A01

详细信息
    通信作者:

    段明铿, E-mail: mingkeng@sina.com

The Inconsistency of Forecasting in Operational Numerical Prediction Products

  • 摘要: 为探讨模式产品预报不一致性问题,利用2015年11月—2016年10月业务中常用的GQEC,GQJP及T639模式的12 h降水、2 m温度网格产品,采用跳跃指数定量计算方法,研究了产品在不同区域内跳跃指数变化与预报不一致性问题。结果表明:产品多日平均跳跃指数随预报时效延长而增大;长时效预报比短时效预报跳跃频率大、预报不一致性也大;对比两种要素可知,降水的跳跃指数比温度大,跳跃频率高,预报不一致性大;对比不同模式发现,GQEC不仅跳跃指数值小,且跳跃频率低,预报不一致性小,GQJP虽然跳跃指数值小于T639,但其跳跃频率更高,预报一致性较T639低;产品跳跃频率存在季节差异,夏季降水和温度预报跳跃频率最高而冬季最低,夏季预报不一致性最大。研究还发现:基于跳跃指数的预报不一致性特征与选取的区域大小密切相关,区域越大,跳跃指数和预报不一致性越小;区域内跳跃指数分布特征与地理位置和地形等有关。
  • 图  1  研究区域选择

    Fig. 1  Selection of target areas

    图  2  GQEC(a)、GQJP(b)、T639(c)12 h降水跳跃指数平均区域分布

    Fig. 2  Averaged regional distribution of Jumpiness index of 12 h precipitation prediction (a)GQEC, (b)GQJP, (c)T639

    图  3  区域Ⅰ(a)、区域Ⅱ(b)、区域Ⅲ(c) 12 h降水预报不同时效的跳跃指数

    (08:00, 20:00代表起报时间,下同)

    Fig. 3  Jumpiness index of 12 h precipitation prediction with different leading times (a)region Ⅰ, (b)region Ⅱ, (c)region Ⅲ

    (08:00, 20:00 represent initial time, similarly hereinafter)

    图  4  GQEC(a)、GQJP(b)、T639(c) 2 m温度预报跳跃指数分布

    Fig. 4  Averaged regional distribution of Jumpiness index of 2 m temperature prediction (a)GQEC, (b)GQJP, (c)T639

    图  5  区域Ⅰ(a)、区域Ⅱ(b)、区域Ⅲ(c) 2 m温度不同时效预报跳跃指数

    Fig. 5  Jumpiness index of 2 m temperature prediction with different leading times (a)region Ⅰ, (b)region Ⅱ, (c)region Ⅲ

    图  6  区域Ⅰ(a)、区域Ⅱ(b)、区域Ⅲ(c)12 h降水预报不同时效跳跃频率

    Fig. 6  Jumping frequency of 12 h precipitation prediction with different leading times (a)region Ⅰ, (b)region Ⅱ, (c)region Ⅲ

    图  7  区域Ⅰ(a)、区域Ⅱ(b)、区域Ⅲ(c)2 m温度预报不同时效跳跃频率

    Fig. 7  Jumping frequency of 2 m temperature prediction with different leading times (a)region Ⅰ, (b)region Ⅱ, (c)region Ⅲ

    表  1  12 h降水预报跳跃频率

    Table  1  Jumping frequency of 12 h precipitation prediction

    模式 起报时间 区域Ⅰ 区域Ⅱ 区域Ⅲ
    GQEC 08:00 0.478 0.481 0.435
    20:00 0.481 0.480 0.450
    GQJP 08:00 0.627 0.621 0.600
    20:00 0.656 0.622 0.605
    T639 08:00 0.574 0.547 0.494
    20:00 0.563 0.567 0.511
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    表  2  2 m温度预报跳跃频率

    Table  2  Jumping frequency of 2 m temperature prediction

    模式 起报时间 区域Ⅰ 区域Ⅱ 区域Ⅲ
    GQEC 08:00 0.421 0.466 0.431
    20:00 0.415 0.462 0.442
    GQJP 08:00 0.635 0.639 0.628
    20:00 0.700 0.651 0.657
    T639 08:00 0.511 0.542 0.509
    20:00 0.549 0.558 0.524
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    表  3  区域Ⅰ不同季节多日平均跳跃频率

    Table  3  Averaged jumping frequency of different seasons in region Ⅰ

    季节 起报时间 GQEC GQJP T639
    12 h降水 2 m温度 12 h降水 2 m温度 12 h降水 2 m温度
    春季 08:00 0.502 0.405 0.601 0.590 0.574 0.530
    20:00 0.501 0.410 0.659 0.670 0.604 0.561
    夏季 08:00 0.523 0.484 0.634 0.661 0.613 0.569
    20:00 0.541 0.456 0.656 0.721 0.605 0.572
    秋季 08:00 0.491 0.413 0.616 0.586 0.616 0.530
    20:00 0.487 0.421 0.663 0.693 0.571 0.659
    冬季 08:00 0.478 0.410 0.634 0.631 0.601 0.505
    20:00 0.470 0.392 0.626 0.652 0.569 0.522
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    表  4  2016年6月15—16日暴雨过程逐日平均跳跃指数和跳跃频率

    Table  4  Daily Jumpiness index and jumping frequency of rainstorm process from 15 June to 16 Jun in 2016

    时段 跳跃指数 跳跃频率
    GQEC GQJP T639 GQEC GQJP T639
    14日20:00—15日08:00 0.211 0.099 0.267 0.526 0.714 0.615
    15日08:00—15日20:00 0.179 0.108 0.295 0.526 0.571 0.538
    15日20:00—16日08:00 0.191 0.085 0.293 0.579 0.615 0.714
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    表  5  2016年2月13—15日强冷空气个例逐日时间平均跳跃指数和跳跃频率

    Table  5  Daily Jumpiness index and jumping frequency of strong cold air process from 13 Feb to 15 Feb in 2016

    起报时间 预报时间 跳跃指数 跳跃频率
    GQEC GQJP T639 GQEC GQJP T639
    20:00 预报14日08:00 0.206 0.082 0.110 0.421 0.714 0.692
    08:00 预报14日20:00 0.202 0.165 0.209 0.421 0.714 0.462
    20:00 预报15日08:00 0.250 0.097 0.108 0.368 0.571 0.692
    08:00 预报15日20:00 0.256 0.126 0.211 0.473 0.429 0.386
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  • [1] 刘梦娟, 陈敏.BJ-RUC系统对北京夏季边界层的预报性能评估.应用气象学报, 2104, 25(2):212-221. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20140211&flag=1
    [2] 邓国, 龚建东, 邓莲堂, 等.国家级区域集合预报系统研发和性能检验.应用气象学报, 2010, 21(5):513-523. doi:  10.11898/1001-7313.20100501
    [3] 谭桂容, 段浩, 任宏利.中高纬度地区500 hPa高度场动力预测统计订正.应用气象学报, 2012, 23(3):304-311. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20120306&flag=1
    [4] 李博, 赵思雄, 陆汉城, 等.综合多级相似预报技术在暴雨短期预报中的检验.应用气象学报, 2008, 19(3):307-314. doi:  10.11898/1001-7313.20080306
    [5] 刘建国, 谢正辉, 赵琳娜, 等.基于多模式集合的小时气温概率预报.大气科学, 2013, 37(1):43-53. doi:  10.3878/j.issn.1006-9895.2012.11232
    [6] 张宏芳, 潘留杰.ECMWF、日本高分辨率模式降水预报能力的对比分析.气象, 2014, 40(4):424-432. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2014.04.004
    [7] 陈静, 陈德辉, 颜宏.集合数值预报的发展与研究进展.应用气象学报, 2002, 13(4):497-507. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20020465&flag=1
    [8] 林春泽, 智协飞, 韩艳, 等.基于TIGGE资料的地面气温多模式超级集合预报.应用气象学报, 2009, 20(6):706-712. doi:  10.11898/1001-7313.20090608
    [9] 况雪源, 刘健, 王红丽, 等.近千年来中国区域降水模拟与重建资料的对比分析.地球科学进展, 2009, 24(2):159-171. http://www.adearth.ac.cn/CN/abstract/abstract913.shtml
    [10] Wang Bin, Xie Xin, Li Lijuan.A review on aspects of climatesimulation assessment.Adv Atmos Sci, 2009, 26(4):736-747. doi:  10.1007/s00376-009-9038-y
    [11] 刘彦华, 张述文, 毛璐, 等.评估两类模式对陆面状态的模拟和估算.地球科学进展, 2013, 28(8):913-922. http://www.cqvip.com/QK/94287X/201308/46811307.html
    [12] 李佴平, 智协飞.ECMWF模式地面气温预报的四种误差订正方法的比较研究.气象, 2012, 38(8):897-902. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2012.08.001
    [13] 陈海山, 孙照渤.陆面模式CLSM的设计及性能检验Ⅱ.模式检验.大气科学, 2005, 29(2):272-282. https://www.wenkuxiazai.com/doc/d0579e48e45c3b3567ec8b3f-2.html
    [14] 潘留杰, 张宏芳, 朱伟军, 等.ECMWF模式对东北半球气象要素场预报能力的检验.气候与环境研究, 2013, 18(1):112-123. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-QHYH201301013.htm
    [15] 陈官军, 魏凤英, 巩远发.NCEP_CFS模式对东亚夏季延伸预报的检验评估.应用气象学报, 2010, 21(6):659-669. doi:  10.11898/1001-7313.20100603
    [16] Persson A, Riddaway B.Increasing trust in medium-range weather forecasts.ECMWF Newsletter, 2011, 129:8-12.
    [17] Hoffman R, Kalnay E.Lagged average forecasting, an alternative to Monte Carlo forecasting.Tellus, 1983, 35:100-118. doi:  10.3402/tellusa.v35i2.11425
    [18] Palmer T N, Tibaldi S.On the prediction of forecast skill.Mon Wea Rev, 1988, 116(12):2453-2480. doi:  10.1175/1520-0493(1988)116<2453:OTPOFS>2.0.CO;2
    [19] Roebber P J.Variability in successive operational model forecasts of maritime cyclogenesis.Wea Forecasting, 1990, 5(4):586-595. doi:  10.1175/1520-0434(1990)005<0586:VISOMF>2.0.CO;2
    [20] Hamill T M.Evaluating forecasters' rules of thumb:A study of d(prog)/dt.Wea Forecasting, 2003, 18(5):933-937. doi:  10.1175/1520-0434(2003)018<0933:EFROTA>2.0.CO;2
    [21] Persson A, Grazzini F.User Guide to ECMWF Forecast Products.Reading, United Kingdom:ECMWF, 2007.
    [22] Pappenberger F, Bogner K, Wetterhall F, et al.Forecast convergence score:A forecaster's approach to analyzing hydro-meteorological forecast systems.Adv Geosci, 2011, 29:27-32. doi:  10.5194/adgeo-29-27-2011
    [23] Persson A.User Guide to ECMWF Forecast Products.Reading, United Kingdom:ECMWF, 2011:1-127.
    [24] Pappenberger F, Cloke H L, Persson A, et al.HESS opinions "on forecast (in) consistency in a hydro-meteorological chain:curse or blessing?".Hydrol Earth Syst Sci, 2011, 15:2391-2400. doi:  10.5194/hess-15-2391-2011
    [25] Zsoter E, Buizza R, Richardson D."Jumpiness" of the ECMWF and Met Office EPS control and ensemble-mean forecasts.Mon Wea Rev, 2009, 137(11):3823-3836. doi:  10.1175/2009MWR2960.1
    [26] Ehret U.Convergence index:A new performance measure for the temporal stability of operational rainfall forecasts.Meteorologische Zeitschrift, 2010, 19(5):441-451. doi:  10.1127/0941-2948/2010/0480
    [27] Lashley S L, Fisher L, Simpson B J, et al.Observing Verification Trends and Applying a Methodology to Probabilistic Precipitation Forecasts at a National Weather Service Forecast Office.Preprints, 19th Conf on Probability and Statistics, New Orleans, LA, Am Meteorol Soc, 2008. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/bookmark?doi=10.1.1.548.3980&site=connotea
    [28] 郭换换, 智协飞, 段明铿, 等.数值天气预报中的不一致性问题综述.气象科学, 2016, 36(1):134-140. http://www.cqvip.com/QK/96342X/201601/668556328.html
    [29] 郭换换, 段明铿, 智协飞, 等.基于TIGGE资料的预报跳跃性特征.应用气象学报, 2016, 27(2):220-229. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160210&flag=1
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-17
  • 修回日期:  2018-03-05
  • 刊出日期:  2018-05-31

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