收稿日期2022-05-06
摘要利用2017—2018年智能网格预报产品对辽阳地区逐1h 气温、日最高(低)气温进行检验，并采用最优滑动周期法进行订正。结果表明：辽阳地区智能网格预报准确率整体表现为西部较高、东部较低；逐1h 气温预报和日最高气温预报整体较实况偏高，日最低气温预报较实况偏低；逐1h 气温预报、日最低气温预报准确率在夏季7月、8月与其他月份相比较高，冬季各月日最高气温预报准确率较高；日最高气温预报准确率最高、稳定性最好，采用最优滑动周期法订正后，准确率基本为80%~90%；中西部地区日最低气温订正后准确率也在70%以上。 关键词智能网格；逐1h 气温；日最高(低)气温；最优滑动周期法；辽宁辽阳中图分类号P456.7;P457.3文献标识码A 文章编号1007-5739(2023)02-0159-05DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2023.02.037开放科学(资源服务)标识码(OSID ):
辽阳地区智能网格产品气温预报检验订正
赵婷婷1高凌峰2黄荟羽3于涵1赵阳1
(1辽阳市气象局，辽宁辽阳111000;
2
雄安新区气象局，河北雄安071700;3
辽阳县气象局，辽宁辽阳111200)
随着数值预报模式的不断发展，精细化气象要素预报业务成为天气预报行业未来的发展方向。智能网格产品是无缝隙、全覆盖、客观定量的预报产品，可满足精细化要素预报的业务需求，对其检验评估和客观订正是未来业务化的前提。对于数值预报产品的订正方法有很多，如一元或多元线性回归法、递减平均法、最优集合预报订正法、最优滑动周期订正法等
[1-4]
。王丹等[5]
采用一元线性回归和递减平均
法对陕西ECMWF 、GRAPES 和SCMOC 日最高(低)
预报进行了检验和订正，并做对比检验，结果表明，一元线性回归法订正效果较好；齐铎等[6]
选用递减平均法对东北地区中北部ECMWF 中2m 温度进行检验订正，结果表明，其对冬季的最高气
温和除3月、4月及9月以外的月份最低气温订正效果较好；金巍等[7]采用最优滑动平均法对辽宁省ECMWF 日最高(低)气温进行检验订正，订正效果显著。目前对于气温的检验订正主要是对国家站日最高(低)气温进行检验，而对更加精细的逐1h 预报产品及区域自动站的气温检验较少。因此，本文基于智能网格
预报产品，对其逐1h 气温、日最高(低)气温进行检验订正，以提高乡镇预报准确率。
1资料与方法
1.1数据来源
采用2017年1月1日至2018年12月31日辽阳地区3个国家气象观测站及37个区域自动站(六要素站)逐1h 气温观测资料和日最高(低)气温观测资料，剔除缺测数据及异常值；智能网格预报产品提供的逐1h 气温、日最高(低)气温预报，水平分辨率为0.05°×0.05°。预报产品分为2个时段，分别为每日8:00和20:00起报，预报时效为24h 。1.2分析方法
1.2.1准确率及误差分析。通过双线性插值方法将智能网格预报格点数值差值到站点上，再分别对逐1h 气温、日最高(低)温进行准确率检验及平均误差、均方根误差分析。相关计算公式如下:
P (%)=N r N ×100
(1)ME=1N ∑i =1
N
(f i -o i )
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四姑娘山2日自驾游攻略现代农业科技2023年第2期资源与环境科学
159
现代农业科技2023年第2期
资源与环境科学表12017要2018年辽阳地区智能网格产品逐1h 气温预报检验订正
1月45.0157.930.05-0.33 4.39 3.252月43.1258.89 1.190.31
4.71 3.153月50.7463.480.44-0.16 4.59 2.534月4
5.2658.92 1.100.22 5.08 2.935月45.0160.47 1.17-0.12 5.11 3.126月51.0063.79 1.460.06 4.06 2.857月52.6572.16 1.140.01 3.86 2.138月55.0470.530.870.02 3.73 2.219月43.2660.52 1.06-0.03 4.76 2.9410月45.0163.01 1.090.12 4.26 2.6311月52.5164.42 1.000.04 3.47 2.5112月45.8862.89 1.440.19 3.81 2.61全年
47.91
63.22
1.00
0.03 4.32
2.74
时间
RMSE=
∑i =1
N
(f i -o i )
2
N
√
(3)
式中,P 为预报准确率,N r 为预报正确次数,N 为预报总次数;ME 为平均误差,f i 为预报值,o i 为观测值(若|f i -o i |≤2，则认为预报正确);RMSE 为均方
根误差。
1.2.2最优滑动周期法。最优滑动周期，即滑动订正周期是变化的[7]。相关公式如下:
T a
i ,l =T b
i ,l -T o-b
i ,t
(4)T o-b
i ,t =1n ∑j =1
n
(T o
i ,j ,t -T b
i ,j ,t )
(5)
式中,T a
i ,l 为站点i 在预报时效t =24h 订正后的气温,T b
i ,l 为智能网格产品插值到站点i 的值,T b
i ,l 为观测值,T o-b i ,t 为订正量,n 为最优滑动周期。
从1~15d 滑动周期中选取最优滑动周期n ，即利用前n 天的智能网格预报产品和观测值计算出每个站点的订正量T o-b
i ,t ，每次预报前检验最优滑动周期预报误差即订正量T o-b
i ,t ，再进行预报。对每月每个站点不同滑动周期(1~15d )订正后的气温预报进行准确率检验及误差统计，选择预报准确率最高的滑动周期进行订正。
本文中，预报准确率在70%以上的为较高；预报准确率在60%以下的为较低。订正效果评价的同时参考订正前、后的预报准确率及订正效果的正、负。
若订正前准确率在70%以上，订正为正效果则认为
订正效果较好，反之较差。若订正前准确率为60%~70%，订正后准确率提高幅度在5%以上时订正效果较好；订正后准确率提高幅度为0~5%时，订正效果
一般：订正后准确率提高幅度为负值时，订正效果较差。若订正前准确率在60%以下，订正后准确率提高幅度在10%以上时，订正效果较好；订正后准确率提高幅度为0~10%时，订正效果一般；订正后准确率提高幅度为负值时，订正效果较差。
2结果与分析
2.1逐1h 气温
由表1可知，智能网格产品对辽阳地区逐1h 气
温预报(8:00和20:00)准确率为47.91%，订正后准确率为63.22%。订正前各月逐1h 气温预报准确率均较低；订正后准确率较订正前提高了11.91~19.51个百分点，其中7月、8月准确率提高到了70%以上，订正效果较好。从平均误差分析，订正前各月较实况均偏高；订正后1月、3月、5月、9月较实况偏低，其他各月较实况偏高。从均方根误差分析，订正前各月均方根误差均较大，订正后均方根误差较订正前明显减小，说明订正后预报较订正前稳定性提高。如图1(a )和图1(c )所示，订正前和订正后西部地区准确率均较东部地区高，自西北向东南降低。如图1(c )所示，订正后各站预报准确率明显提高，东部地区准确率提升幅度较西部地区大，东南部山区准确率提升最多，为20%~25%。
160
表22017—2018年辽阳地区智能网格产品日最高气温预报检验订正
1月80.2589.560.59-0.03 1.61 1.322月79.0388.690.56-0.01 1.84 1.583月72.5082.670.930.43 1.90 1.514月49.1273.70 1.670.27 2.68 1.925月59.5679.44 1.03-0.51
2.35 1.936月60.8581.55 1.170 2.16 1.587月66.3182.290.910.10 2.18 1.578月48.5074.32 1.840.14 2.62 1.809月38.1087.77 2.410.08
2.90 1.4210月42.7788.15 2.29-0.09 2.81 1.3911月68.1690.32 1.37-0.17 1.98 1.2812月78.8688.17 1.01-0.06 1.92 1.58全年
61.87
84.06
1.32
0.01
2.25 1.57
时间
41.6°N 40.8°N 41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
41.6°N 40.8°N 41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
41.6°N 40.8°N
41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
122.5°E
123.4°E
123.1°E
122.8°E
123.7°E 122.5°E 123.4°E
123.1°E
122.8°E
123.7°E 122.5°E 123.4°E 123.1°E 122.8°E
123.7°E
a
b
c
100准确率(提高幅度)/%
010
20
30
40
506070
80
90
图2智能网格日最高气温预报产品准确率、订正后准确率及准确率提高幅度
2.2日最高气温
由表2可知，智能网格产品对辽阳地区日最高气温预报准确率为61.87%，订正后准确率为84.06%。订正前1—3月、12月的准确率较高，在70%以上,4—5月、8—10月的准确率较低，在60%以下,6—7月、11月的预报准确率为60%~70%；订正后准确率较订
正前提高了9.31~49.67个百分点。从平均误差分析，订正前各月较实况均偏高；订正后1月、2月、5月、10—12月较实况偏低，其他各月较实况偏高或持平。从均方根误差分析，订正前1—3月、11月、12月均方根误差较小，说明该时段内智能网格产品预报较稳定，订正后均方根误差较订正前减小，说明订正后预报较订正前稳定性提高。如图2(a )所示，订正前西部地区准确率较高，东部地区准确率较
低。如图2(b )所示，订正后各站预报准确率均提高，辽阳地区准确率范围为80%~90%，订正效果较好。
注:a 为准确率;b 为订正后准确率;c 为准确率提高幅度；黑点为自动站位置。下同。图1智能网格逐1h 气温预报产品准确率、订正后准确率及准确率提高幅度
100
准确率(提高幅度)/%
10
20
30
40
50
6070
80
90
41.6°N 40.8°N 41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
41.6°N 40.8°N
41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
41.6°N 40.8°N
41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
122.5°E
衡阳景点
123.4°E
123.1°E
122.8°E
123.7°E 122.5°E 123.4°E
123.1°E
122.8°E
123.7°E 122.5°E 123.4°E 123.1°E 122.8°E
123.7°E
a
b
c
赵婷婷等：辽阳地区智能网格产品气温预报检验订正
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现代农业科技2023年第2期
资源与环境科学表32017—2018年辽阳地区智能网格产品日最低气温预报检验订正
1月34.3572.67-3.06-0.09 3.83 2.082月37.7067.78-2.730.02 3.75 2.403月63.3672.74-0.430.66 2.18 1.914月60.3367.820.32
2.28 2.125月71.3271.24-0.35-0.25
3.72 3.416月78.6380.20-0.040.23
2.17 2.177月85.2788.520.08-0.10 1.49 1.368月85.9988.90-0.50-0.10 1.51 1.369月55.6278.41-1.75-0.29 2.72 1.8110月54.6179.12-1.970.07
2.92 1.8111月5
3.6478.21-1.90-0.23 2.79 1.7512月
33.9762.90-2.74-0.06 3.99 2.70全年
59.27
75.98
-1.26
-0.01
2.78 2.07
时间
122.5°E 123.4°E 123.1°E 122.8°E
123.7°E
122.5°E 123.4°E
123.1°E
122.8°E
123.7°E 122.5°E
123.4°E
123.1°E
122.8°E
123.7°E 41.6°N 40.8°N 41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
41.6°N 40.8°N
41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
41.6°N 40.8°N
41.0°N 41.2°N 41.4°N 40.6°N
a
b
c
100准确率(提高幅度)/%
010
20
30
40
506070
80
90
图3智能网格日最低气温预报产品准确率、订正后准确率及准确率提高幅度
2.3日
最低气温智能网格产品对辽阳地区日最低气温预报准确率为59.27%，订正后准确率为75.98%。由表3
可知，订正前5—8月准确率较高，在70%以上,1月、2月、9—12月准确率较低，在60%以下,3月、4月准确率
为60%~70%；订正后5月准确率降低了0.08个百分点，订正效果较差，其余各月准确率提高了1.57~38.32个百分点。从平均误差分析，订正前除4月、7月较实况偏高外，其余各月较实况偏低；订正后
2月、3月、6月、10月较实况偏低，其他各月较实况偏高或持平。从均方根误差分析，订正前7月、8月较其他月均方根误差明显偏小，说明该时段内智能网格产品预报较稳定；订正后除6月外，其余各月均方根误差较订正前减小，说明订正后预报较订正前稳定性提高。如图3(a )和图3(b )所示，订正前和订正后西部地区准确率基本高于东部地区，订正后各站预报准确率均明显提高，除东南部地区外，预报准确率均在70%以上，其中西部地区预报准确率范围
为80%~90%。3结论与讨论
(1)整体上，辽阳地区智能网格预报最高气温准
确率最高，逐1h 气温预报准确率最低；对模式平均误差分析表明，辽阳地区逐1h 气温预报和日最高气温预报整体较实况偏高，日最低气温预报较实况偏低。
(2)从各月预报准确率来看，辽阳地区智能网格
预报逐1h 预报、日最低气温预报准确率在夏季7月、8月与其他月相比较高，冬季各月日最高气温预报
准确率较高。
(3)在空间分布上，逐1h 气温、日最高(低)气
温预报准确率均表现为西部高于东部，这可能与辽阳西部为平原、东部为山区的地形特点有关。(4)采用最优滑动平均法对气温预报进行订正,
逐1h 气温、日最高(低)气温预报准确率均显著提
162
(上接第158页)
培猕猴桃。调查果园土壤pH值普遍呈酸性、弱酸性，适合猕猴桃生长的土壤占比88.9%。因此，可以适当施用酸性土壤调理剂，逐步调理土壤pH值。 土壤有机质是土壤肥力的物质基础，是衡量土壤肥力的重要指标，丰富的土壤有机质可改良土壤物理
性状，提高土壤保水保肥性能，增强土壤缓冲性[10-11]。调查结果显示,0~25cm土壤有机质含量达
到中量水平的土壤样品仅占50.0%;25~50cm土壤有机质含量均在中量水平以下。建议加强有机肥的投入，同时结合西峡县当地实际情况，通过施用腐熟的菌渣、药渣、商品有机肥和行间套种绿肥等方式，提高土壤有机质含量，在提升土壤肥力的同时实现猕猴桃的高产、优质。
从调查结果来看，西峡县猕猴桃果园土壤速效氮普遍缺乏。0~25cm土壤速效氮含量达到中量水平的果园仅占22%~44%，所有果园20~50cm土壤速效氮缺乏，其中达到严重缺乏程度的果园占比44.44%。现有施肥对0~25cm土壤的速效氮含量提升效果明显，对25~50cm土壤速效氮含量提升效果不明显。0~25cm土壤的有效磷、速效钾均达到适宜含量以上,66.67%的果园25~50cm土壤缺钾。因此，在控制磷肥施用量的同时还需要适当增加氮肥和钾肥的施用量。25~50cm土壤有效锌、有效硼的含量很低，这是因为果农施用基肥主要以大量元素肥料为主，极少或不施微量元素肥料。因此，可在花前期适量喷施硼肥、锌肥，以快速补充中、微量元素。
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赵婷婷等：辽阳地区智能网格产品气温预报检验订正
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