模式预测产品在乌兰察布市的应用检验

引言

近年来，随着社会和经济的发展，人们对气候预测服务的需求也越来越高。早期月以上时间尺度的气候趋势预测主要采用统计方法。现在，绝大多数国家和地区基于动力模式开展气候趋势预测业务，动力模式也是国家气候中心核心预测手段之一。2002年丁一汇 等[1]做了短期气候动力预测模式系统的研究与试验；2007年史印山 等[2]总结出:气候动力模式产品释用方法对河北省月降水和平均气温具有较好的预测能力；2014年何慧根 等[3]在月动力延伸预测模式业务系统DERF2.0对中国气温和降水的预测性能评估研究出：DERF2.0模式对月气温的总体预测效果较好，对发生在中国1998年和2006年的极端旱、涝个例年也有一定的预测能力，且对月气温的预测明显好于降水。动力气候模式对大尺度环流的特征模拟较好，但对空间尺度较小的降水、气温等地表气候要素的预测技巧较低[4]。因而如何利用气候模式输出的具有较高预测技巧的大尺度大气环流信息用于解释较小尺度的降水、气温预测显得十分重要。通过检验各模式产品对近年来本地区气候趋势的预测性能，增强模式产品降尺度解释应用能力，为更准确预测提供参考。

宁夏按照“统筹规划、因地制宜”的原则，“大、中、小”工程并举，地表水、地下水、跨流域调水综合利用，基本构建起了农村饮水安全工程体系。引黄灌区跨乡镇整片推进，推行规模化建设，全部供水入户；中部干旱带以引客水为主，随着7项重点供水工程的建设，构建起了长远解决群众饮水问题的骨干工程；南部山区立足当地水资源建设集中供水工程，沿主要流域自上而下推进。

1　资料与方法

1.1　资料

选取国家气候中心第二代月动力延伸预测模式业务系统(以下简称DERF2.0)、美国环境预报中心的第二代气候预报系统(以下简称CFSv2)、东京气候中心的预报系统(以下简称TCC)的月平均气温、降水量的预测资料，时间长度从2015年1月至2016年12月；实况资料为乌兰察布市11个站的1—12月月平均气温、降水量实况为准。气候平均值时段为1981—2010年30a。

文中选用每月26日DERF2.0输出下个月的平均气温和月降水量预测值，经纬度格点分辨率为2.5°×2.5°；CFSv2每日更新，文中选用月最后一天的平均气温和降水量值预测下个月的平均气温和降水量值。经纬度格点分辨率为1°×1°；TCC每月更新一次，用中旬发布下一个月的平均气温和月降水量预测值，经纬度格点的分辨率为2.5°×2.5°。模式数据的区域为39～44°N，110～115°E(图略)。

1.2　检验的方法和标准

采用双线性插值方法将各模式输出的气温、降水格点值插值到乌兰察布市11个气象站的站点上，采用逐站进行评判。

总体来说，三家模式对气温的预测能力高于对降水的预测。2015年无论月气温还是降水预测能力都高于2016年，2016年月平均气温、降水量三家模式预测能力都较弱。明显特点是预测能力不稳定，月际波动较大。

2016年三家模式对11个站4、7、8、9、10月和12月这6个月平均气温趋势预测基本正确，同号率较低的是1、2月和6月。其中，最低的是1月和6月，预测与实况全部相反；对降水的预测能力较弱。同号率较低的是1、4、8、9月和10月。其中，最低的是4月，预测与实况全部相反。

我们跑农业农村口的记者，经常要去一些条件艰苦的地方采访，遇到类似的“反差”是家常便饭。有一次去西部采访一个大型水利工程，坐吉普车一天跑下来，头发、衣服上全是一层细土面儿。这样的经历多了，使我们对中国国情、地区发展的不平衡，有了更真切的了解和感受。

2　结果分析

2.1　气温和降水距平同号率检验

以集宁为例(表1)，DERF2.0对集宁12个月平均气温预测情况，DERF2.0预测2015年1月集宁气温距平为0～1.0℃(略高)，实况距平值为3.0℃(特高)，趋势一致，评定为正确；预测2016年1月集宁气温距平为1.0～2.0℃(偏高)，实况距平值为-2.8℃(特低)，趋势相反，评定为错误。

2.1.1　温度趋势预测情况

三家模式对11个气象站的月平均气温预测同号率分析可得，DERF2.0预测同号率是丰镇市、商都县相对较高，为70.8%，凉城县较低，为58.0%，其他各站同号率为62.5%～66.7%；TCC预测同号率察哈尔右翼前旗、卓资县、化德县相对较高，为79.1%，兴和县较低，为66.7%，其他各站同号率为70.8%～75.0%；CFSv2预测同号率察哈尔右翼前旗、卓资县、丰镇市相对较高，为75.0%，兴和县较低，为62.5%，其他各站同号率为66.7%～70.8%。

通过各家模式产品对各站气温同号率对比可知，各家模式产品对各站气温同号率预测能力相当。

 

表1 2015年和2016年DERF2.0对集宁12个月月平均气温预测

  

2015年2016年月份距平预测值/℃实况距平值/℃评定距平预测值/℃实况距平值/℃评定10～1.03.0正确1.0～2.02.8错误20～1.01.0正确1.0～2.00.5错误31.0～2.01.6正确2～42.1正确41.0～2.00.6正确0～1.02.5错误5南部0～1.00.2错误0～1.00.0正确北部1.0～060～1.02.1错误0～1.00.9错误70～1.00.7错误0～1.00.3正确81.0～00.6错误1.0～2.02.0正确90～1.00.3正确0～1.00.7正确100～1.01.1正确0～1.00.9正确111.0～00.6错误1.0～00.4错误121.0～2.00.9正确2～42.7正确

气温、降水趋势预测各等级划分标准见表2。

 

表2 气温、降水趋势预测各等级划分标准

  

预测用语特少(低)偏少(低)正常略少(低)正常略多(高)偏多(高)特多(高)ΔRΔR≤5050<ΔR≤2020<ΔR<00≤ΔR<2020≤ΔR<50ΔR≥50ΔTΔT≤2.02.0<ΔT≤1.01.0<ΔT<00≤ΔT<1.01.0≤ΔT<2.0ΔT≥2.0

注：ΔR表示降水距平百分率(%);ΔT表示气温距平(℃)。

2.1.2　降水量趋势预测情况

2015年三家模式对11个站的1、3、4、10月这4个月的平均气温趋势预测基本正确，同号率较低的是6、7、8月。其中，最低的是6月，6月三家模式预测全部与实况相反(表4)；2015年三家模式对11个站3、8月和11月这3个月的月降水量趋势预测基本一致，同号率较低的是6、9、10月。其中，最低的是10月预测和实况全部相反。

 

表3 2015年和2016年三家模式对11个气象站月降水趋势预测情况/%

  

站点2015年2016年DERF2.0预测TCC预测CFSv2预测DERF2.0预测TCC预测CFSv2预测集宁区66.758.366.758.333.366.7察哈尔右翼前旗66.750.050.066.741.750.0卓资县41.741.741.758.333.366.7兴和县66.758.358.358.316.766.7丰镇市66.758.358.358.333.350.0凉城县58.358.366.758.333.325.0察哈尔右翼中旗58.358.366.758.333.350.0察哈尔右翼后旗41.750.050.075.033.341.7商都县50.058.366.775.016.750.0化德县66.758.366.758.350.066.7四子王旗50.058.358.350.050.033.3

通过三家模式对各站降水同号率对比可知，各家模式产品对降水单站预测能力较弱。

其中，2015年12个月11个气象站的平均气温预测中，CFSv2位居首位，同号率为83.3%；TCC次之，同号率为75.0%；较差的是DERF2.0，同号率为66.7%。降水量预测中，预测较好的是TCC，同号率为75.0%；CFSv2次之，同号率为66.7%；较差的是DERF2.0,同号率为58.3%。2016年12个月11个气象站的平均气温预测中，预测较好的是CFSv2、TCC，同号率为75.0%；较差的是DERF2.0，同号率为66.7%。降水量预测中，预测较好的是CFSv2，同号率为58.3%；DERF2.0次之，同号率为50%；较差的是TCC，同号率为25%。

2.2　月气温和月降水距平同号率检验

2.2.1　逐月平均气温、降水距平同号率

三家模式对11个气象站的降水预测同号率分析可得，DERF2.0预测同号率察哈尔右翼前旗为66.7%、其他各站同号率为50.0%～62.5%；TCC预测同号率是化德县、四子王旗为54.2%，其他各站同号率为37.5%～45.8%；CFSv2预测同号率为集宁区、化德县为66.7%，其他各站同号率为45.8%～62.5%(表3)。

例1中第8至15小节为第一主题，生动活泼，具有强烈的节奏感。钢琴Ⅰ的右手演奏主题旋律，模仿民族乐器中扬琴、琵琶、竹笛、板胡等高音乐器。学习时首先需解决钢琴八度的演奏技巧：1. 肩膀、手臂不能过于紧张。2.固定好1至5指的手形，虎口不要塌陷，其余手指放松，5指指尖牢固，使高音更加明亮。 3. 手腕灵活、向下主动发力，下键速度快、幅度小，发力后立即放松，声音具有弹性及穿透力。左手的重复音模仿笙的演奏，节奏要均匀，抓住每小节的重音，与右手的配合要默契。演奏时还需注意右手四分音符的时值应饱满，同时与左手的两个八分音符对齐（不要过短或过长）。

 

表4 各模式对2015年6、4月平均气温趋势预测情况

  

模式产品6月4月距平预测值/℃实况距平值/℃评定距平预测值/℃实况距平值/℃评定DERF2.00.5～1.02.0错误1.0～2.00.7正确CFSv20.25～0.52.0错误0.25～0.50.7正确TCC0～1.02.0错误0～1.00.7正确

试验采用随机区组设计，于2017年3月28日种植，3次重复，小区面积18 m2（长6 m、宽3 m），10行区，行距0.2 m，走道0.5 m，顺序排列。3月中下旬至4月上旬人工手锄开沟播种。每个小区施用农家肥135 kg、磷二胺0.4 kg，全生育期灌水2～4次。每小区结合灌头水追硝铵0.2 kg，头水前后干耧湿锄，人工锄草4次，取杂2次，其他同大田生产正常管理。7月下旬收获，单打单收，全区称重，全收计产。

三家模式在24个月11个气象站的平均气温预测中，CFSv2同号率为79.1%，位于首位；TCC排第二，同号率为75.0%；较差的是DERF2.0，同号率为66.7%。降水量预测中，CFSv2首位，同号率为62.5%；DERF2.0位居第二，同号率为54.2%；较差的是TCC,同号率为50%。

侯顺利等[2]对新型辊壳式流浆箱速度参数的探讨结果表明，对于10～16 mm宽度的流道，沟槽辊转速为120 rad/s时，流道内的湍流强度和湍流尺寸能够较好实现对纤维絮聚团的分散。林晓林等[3- 4]还对沟槽辊壁面、均衡室进口和速度参数等进行了优化。但是在研究过程中发现，当沟槽辊转速维持不变时，随着喷浆速度的上升，溢流室压力并非单调上升的二次函数，这就无法通过溢流室压力控制喷浆速度。

用三家模式对乌兰察布市11个气象站的月平均气温、月降水量预测值与实况值作比较，如果预测和实况距平符号一致，即为趋势一致，判断为正确，否则为错误，即把同号率作为检验效果的标准。

2.2.2　月气温和月降水量异常年预测情况

选取2015年1月至2016年12月平均气温距平值实况，特高月(ΔT≥2℃)、特低月(ΔT≤-2℃)。统计表明，有4个月月气温出现特高(2015年1月、2016年3、4、8月)，1个月出现特低(2016年1月)，只有DERF2.0预测2016年3月气温特高，与实况完全一致，其他两家模式气温异常都没有预测准确。

2015年1月至2016年12月降水异常(ΔR≥50%，特多；ΔR≤-50%，特少)预测情况：有6个月降水量特多(2015年9、11月，2016年2、6、10、11月)、有3个月特少(2015年3、8月，2016年3月)，各家模式都没有准确预测出异常降水。

综上所述：三种模式对乌兰察布市月平均气温和月降水量的异常情况预测能力较弱。

3　小结

通过DERF2.0、CFSv2、TCC模式对乌兰察布市2015年1月至2016年12月的月平均气温、月降水量趋势预测结果进行对比检验分析表明：三家模式预测能力均较弱，这就要求我们加强对模式预测降水量和气温产品的检验和订正。同时结合本地气候特点、气候背景，对模式输出的大气环流特征加以分析并进行解释应用。建立动力和统计相结合解释应用方法，以提高本地区短期气候预测准确率。

2007年度该公司利润总额440万元，根据税法规定只有实际支付的工资，才能在当年的应纳税所得额中扣除，因此其未支付的工资余额18万元应作纳税调增，2007年度应纳税所得额为458元（假如不考虑其他纳税调整因素）；2008年度的利润总额为300万元，当年已支付2007年年末的工资余额可调减2008年度的应纳税所得额，2008年度应纳税所得额为282万元（假如不考虑其他纳税调整因素）。

种苗移栽前10～20天对种植地挖穴，行距2.5～3米、株距1.5～2米，穴径40～50厘米、穴深30～40厘米，打穴时表土、心土分开。每穴分层施入腐熟农家肥5公斤+45%复合肥0.25公斤。回填时先表土，后心土，并使土肥混合。

参考文献

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[2]史印山,孔繁超,尤凤春.气候模式产品在河北省预测业务中的释用[C]//中国气象学会2007年年会气候学分会场论文集,2007.

[3]何慧根,李巧萍,吴统文,等.月动力延伸预测模式业务系统DERF2.0对中国气温和降水的预测性能评估[J].大气科学,2014,38(5)：128-142.

[4]林纾,陈丽娟,陈彦山,等.月动力延伸预报产品在西北地区月降水预测中的释用[J].应用气象学报,2007,18(4):141-146.

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