ECMWF集合降水预报在长江流域应用性能评估

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第51卷第2期
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Vol.51ꎬNo.2Feb.ꎬ2020
收稿日期:2019-02-21
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基金项目:国家重点研发计划项目 山洪灾害监测预警关键技术与集成示范 (2017YFC1502501)ꎻ三峡水库科学调度关键技术
研究项目(SXSN14376)
北京什刹海门票预约作者简介:邱㊀辉ꎬ女ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事水文气象预报研究工作ꎮE-mail:qiuh@cjh.com.cn
㊀㊀文章编号:1001-4179(2020)02-0071-06青瓦台汗蒸洗浴
ECMWF集合降水预报在长江流域应用性能评估
邱㊀辉1ꎬ郭云谦2ꎬ李㊀帅3ꎬ张方伟1
(1.长江水利委员会水文局ꎬ湖北武汉430010ꎻ㊀2.中国气象局国家气象中心ꎬ北京100081ꎻ㊀3.中国长江三峡集团有限公司ꎬ湖北宜昌443133)
摘要:欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合预报系统被广泛应用于降水预报中ꎬ但由于长江流域地形㊁气候条件复杂ꎬ该系统在长江流域的应用性能有待进一步评估ꎮ利用2015年4月至2018年6月汛期(4~10月)ECMWF集合预报系统(EPS)输出的降水预报结果和全国2000多个站日降雨观测资料ꎬ基于Brier评分㊁Ta ̄lagrand分布㊁ROC分析等方法ꎬ研究了ECMWF集合预报在长江流域降水的预报性能ꎮ结果表明:①Tala ̄grand分布表明ꎬ模式对小量级的降水预报概率偏高ꎬ而对大量级的降水预报概率偏低ꎻECMWF集合预报系统存在短期预报发散
度不够的情况ꎮ②Brier评分表明ꎬ在同量级降水预报中ꎬ预报时效越长ꎬ准确性越低ꎻECMWF集合系统在近4年的降水预报有相对稳定的Brier评分ꎮ③ROC分析表明ꎬ各个时效ꎬ同量级降水预报的准确性差异不大ꎮ总体来说ꎬ不论离散度还是准确性ꎬECMWF集合预报系统还存在一定的系统性偏差ꎬ
需要进行统计后处理订正来消除此类偏差ꎮ
关㊀键㊀词:降水预报ꎻECMWF集合预报ꎻBrier评分ꎻROC分析ꎻ长江流域中图法分类号:P457.6㊀㊀㊀文献标志码:A
DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2020.02.013
㊀㊀由于大气的混沌特性ꎬEpstein和Leith首先基于蒙特卡罗统计试验法从大气运动的随机性角度提出了集合预报[1-3]ꎮ相对于单一的确定性预报ꎬ集合预报考虑了初值及模式的不确定性ꎬ可以发挥多成员预报的优势ꎬ提供包含不确定性的概率预报ꎬ提高数值预报的可用性ꎮ作为一种较新的数值预报技术ꎬ其本质是将确定性天气预报向大气变量的完全概率预报转变ꎬ为降水预报㊁径流预报提供了一种新思路和方法[4-5]ꎮ
经过几十年的重大发展ꎬ集合预报已经进入实际业务应用的成熟阶段ꎬ并在当今的数值天气预报中占据
了越来越重要的地位ꎬ成为国际上公认的ꎬ最具有发展前途的ꎬ解决 单一 确定性数值预报的 不确定性 问题的新一代随机动力理论和方法ꎮ
构建集合预报的初衷ꎬ最主要是解决天气预报中的不确定性ꎬ包括初值的不确定性以及模式物理过程参数化的不确定性[6]ꎮ我国是较早开展集合预报系
统研究的国家之一ꎬ在使用集合预报产品之前ꎬ对预报产品进行客观评估仍然是获取有效的判别指标和提高预报水平的重要因素[7-10]ꎮ近几年来ꎬECMWF集合预报产品在气象预报业务中收到了极大的欢迎ꎬ特别是降水预报产品ꎬ客观上为用户提供了降水发生可能性的震荡范围ꎬ解决了预报员在降水量级上可能变化幅度上的 拍脑袋 问题ꎮ长江流域地形㊁气候背景复杂ꎬ各支流降水时空分布极不均匀ꎬ数值预报产品在长江流域预报能力的客观评估很重要ꎮ相比于确定性预报ꎬ集合预报检验需要全面阐明预报的离散度(与参照系统的比较)㊁精确性(与实况观测频率偏差的大小)以及实用性(在风险评估等领域的应用)[11]ꎮ因此ꎬ本文针对长江流域的ECMWF集合降水预报产品进行检验ꎬ客观评估ECMWF集合预报在长江流域的预报能力ꎬ为进一步在长江流域开展集合降水预报业务提供参考ꎮ

本文发布于:2023-07-22 04:52:18,感谢您对本站的认可!

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