第３４卷第１期 ２０１５年９月 暴雨灾害 ＴＯＲＲＥＮＴＩＡＬ ＲＡＩＮ ＡＮＤ ＤＩＳＡＳＴＥＲＳ Ｖｏ１．３４ ＮＯ．１ Ｍａｒ．２０１５ 陈博字，代刊，郭云谦．２０１３年汛期ＥＣＭＷＦ集合统计量产品的降水预报检验与分析［Ｊ］．暴雨灾害，２０１５，３４（１）：６４－７３ ＣＨＥＮ Ｂｏｙｕ，ＤＡＩ Ｋａｎ，ＧＵＯ Ｙｕｎｑｉａｎ．Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＥＣＭＷＦ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ２０１３ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ［Ｊ１．Ｔｏｒｒｅｎｔｉａｌ Ｒａｉｎ ａｎｄ Ｄｉｓａｓｔｅｒｓ，２０１５，３４（１）：６４—７３ ２０ １ ３年汛期ＥＣＭＷＦ集合统计量产品的降水预报检验与分析 陈博宇，代刊，郭云谦 （国家气象中心天气预报室，北京１０００８１） 摘 要：２０１３年汛期ＥＣＭＷＦ集合预报在江南、四川盆地和华北地区强降水过程中的表现如下：对江南和四川盆地强降 水，概率匹配、融合产品、最大值、７５％和９０％／ｆＪ－｛￣数在大雨和暴雨预报中较确定性预报有明显正技巧，融合产品和９０％分位 数的技巧评分最稳定；对华北地区强降水，仅９Ｏ％分位数在大雨预报中有一致的正技巧；上述统计量产品的中期预报技巧评 分总体要高于短期预报，对四川盆地（华北地区）暖区强降水预报技巧评分总体要高（低）于对该区域锋面强降水预报技巧评 分。根据概率匹配和融合产品各自特点，综合二者原理，设计出概率匹配一融合和融合一概率匹配两种新方案。结果显示，在 暴雨和大暴雨降水预报中，融合．概率匹配的评分较融合产品有一定提高。 关键词：暴雨；集合统计量产品；概率匹配；融合产品 中图法分类号：Ｐ４５６．７ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４—９０４５．２０１５．０１．００９ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＥＣＭＷＦ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ２０ １ ３ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ ＣＨＥＮ Ｂｏｙｕ，ＤＡＩ Ｋａｎ，ＧＵＯ Ｙｕｎｑｉａｎ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１） ＡｂｓｌＨＩｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＥＣＭＷＦ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｔｒｏｎｇ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ｒｅｇｉｏｎｓ ｓｏｕｔｈ ｏｆＹａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ ａｎｄ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ ｉｎ ２０１３ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．Ｉｎ ｒｅｇｉｏｎｓ ｓｏｕｔｈ ｏｆＹａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖ— ｅｒ ａｎｄ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ，ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｆｕｓｉｎｇ，ｍａｘｉ— ｍｕｍ，７５％ａｎｄ ９０％ｑｕａｎｔｉｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｓｈｏｗ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｋｉｌｌｓ ｉｎ ｈｅａｖｙ ａｎｄ ｔｏｒｒｅｎｔｉａｌ ｒａｉｎ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ．Ｏｖｅｒａｌｌ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｆｕｓｉｎｇ ａｎｄ ９０％ｑｕａｎｔｉｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ，ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｌｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｋｉｌｌｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｏｎｌｙ ｉｎ ９０％ｑｕａｎｔｉｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ，ｔｈｅ ｓｋｉｌｌ ｓｃｏｒｅｓ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ—ｒａｎｇｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｏｎｅｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ—ｒａｎｇｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ ｆｏｒ ａｂｏｖｅ—ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｆｏｒｅ— ｃａｓｔ ｓｋｉｌｌ ｓｃｏｒｅｓ ０ｆ ｗａｒｍ ａｒｅａ ｈｅａｖｙ ｒａｉｎ ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ（１ｏｗｅｒ）ｔｈａｎ ｔｈｅ ｏｎｅｓ ｏｆ ｆｏｎｔａｌ ｈｅａｖｙ ｒａｉｎ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ（Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ）ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｄ— ｕｃｔｓ．Ｔｗｏ ｎｅｗ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ－ｆｕｓｉｎｇ ａｎｄ ｆｕｓｉｎｇ—ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ，ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒ— ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｆｕｓｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｔｈｒｅａｔ ｓｃｏｒｅｓ ｏｆ ｆｕｓｉｎｇ－ｐｒｏｂａｂｉｌｉ— ｙ ｔｍａｔｃｈｉｎｇ ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｕｓｉｆｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒａｉｎｓｔｏｒｍ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ｒａｉｎｓｔｏｒｍ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｏｒｒｅｎｔｉａｌ ｒａｉｎ；ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ；ｐｒｏｂａｂｉｌｉｙ ｔｍａｔｃｈｉｎｇ；ｆｕｓｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ 引言 不同于数值模式确定性预报，集合预报能够提供 合预报业务系统＿１＿。经过２０ ａ的研究和开发，集合预报 系统在发达国家数值业务体系中已占据了非常重要的 位置，集合预报产品已在气象台站得到广泛的应用＿２＿ 。 关于预报不确定性的信息，提示预报员模式确定预报 结果的可靠性以及极端天气发生的概率。２０世纪９０ 年代初，美国国家环境预报中心（ＮＣＥＰ）和欧洲中期天 气预报中一Ｉ￣，（ＥＣＭＷＦ，简称ＥＣ）率先建立了各自的集 收稿日期：２０１４—０４．０８；定稿日期：２０１４—０６．３０ 中国是世界上较早开展集合预报系统研发国家之一 】， 但在集合预报解释应用方面略显薄弱。为帮助预报员 能够更加快速、直观地获取多样的集合预报产品，国家 气象中心集合预报团队针对ＥＣ集合预报数据开发出 资助项目：公益性行业专项（ＧＹＨＹ２０１３０６００２）和中国气象局预报员专项（ＣＭＡＹＢＹ２０１４—０８７） 第一作者：陈博宇，主要从事天气预报和天气预报技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｂｏｙｕ＠ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ 第１期 陈博宇等：２０１３年汛期ＥＣＭＷＦ集合统计量产品的降水预报检验与分析 ７３ 现要略好于融合产品。 （３）对华北地区强降水，各集合统计量产品中仅 Ｏ．７ ０．６ ０．５ ■集合平均 ０．４ 一融合 ０．３ 一ＦＵＳＥ—ＰＭ ０．２ ■概率匹配 一ＰＭ—ＦＵＳＥ Ｏ．１ ０ 隆水量／ｍｍ 图１４我国南方、四川盆地和华北地区１０次降水过程集合平均、 融合、ＦＵＳＥ—ＰＭ、概率匹配和ＰＭ—ＦＵＳＥ产品３６ ｈ时效 各量级降水Ｔｓ评分的统计平均 Ｆｉｇ．１４ Ｍｅａｎｓ ｏｆｔｈｅ ３６一ｈ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｔｈｒｅａｔ ｓｃｏｒｅｓ ｏｆｔｅｎ ｒａｉｎｆａｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｈｉｎａ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ ａｎｄ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ ｆｏｒ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ａｖｅｒａｇｅ，ｆｕｓｉｎｇ，ＦＵＳＥ—ＰＭ，ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ＰＭ－ＦＵＳＥ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｎ ｅａｃｈ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ７结论 本文选取了２０１３年汛期江南华南地区、四川盆地 和华北地区出现的强降水过程，考察ＥＣ集合预报在 上述三个区域强降水过程中的降水预报性能，得到如 下结论： （１）对于南方地区强降水，当确定性预报能较好 把握主要雨带位置时，概率匹配、７５％和９０％分位数、 融合产品的大雨和暴雨评分往往高于确定性预报；当 确定性预报对主雨带位置把握较差时，集合统计量产 品较确定性预报优势不明显，仅在降水量级预报上与 之有较大区别，但在中期预报中，集合统计量产品的雨 带位置有一定的参考价值。 （２）对四川盆地强降水，模式对暖区强降水落区 把握较好（落区常分布在川西海拔梯度大值区一线）， 部分集合统计量产品（最大值、９０％分位数和融合产 品）对降水量级预报有明显优势，且在中短期预报中均 有所体现；模式对锋面强降水的落区预报较实况偏西， 集合统计量产品的大雨落区预报较确定性预报区别不 大，区别主要体现在暴雨以上量级降水的落区。 ９０％分位数产品对大雨和暴雨预报有明显的正技巧； 模式对锋面强降水的落区预报不确定性较大，９０％分 位数产品对大雨预报、融合产品对暴雨预报有帮助；模 式对暖区强降水的落区和量级预报不确定性均较大， 融合产品对该类型的暴雨预报有一定参考价值。 另一方面，通过考察新方案ＰＭ—ＦＵＳＥ和 ＦＵＳＥ—ＰＭ的降水评分，ＦＵＳＥ—ＰＭ在大雨以上量级降 水中评分要高于其它统计量产品。这说明ＦＵＳＥ—ＰＭ 对于进一步提高强降水预报技巧具有潜在的价值，而 改进ＥＣ集合预报统计量产品将是今后工作的重要方 面 参考文献： 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