引言

数值天气预报已经成为中短期天气预报的基础。正确理解数值预报产品的性能可以使预报人员有根据地对数值预报加以订正，从而在预报业务中充分发挥人的主观能动性，取得好的预报效果。目前各类预报产品的检验已经成为提高天气预报准确率的有效途径^[1-10]。

2008年6月中旬中国气象局开始下发T639L60(以下简称T639) 模式产品，T639模式是通过对T213模式进行性能升级发展而来的全球谱模式。T639模式在实际业务中的偏差最主要来自于天气系统的偏差^[11]，通过检验其形势场的预报准确率及对影响系统的把握和预报能力，才能提高要素场的预报准确率。也就是说，天气学的检验应该走在统计学检验的前列。环流形势、影响系统和天气现象的综合，成为一个天气过程。对于短期预报来说，其中的影响系统是中心，因此对影响系统的分析和认识是很有必要的。根据《新疆短期天气预报指导手册》，新疆天气的影响系统主要有4种：西西伯利亚低槽、乌拉尔大槽、北方横槽和中亚低值系统。本文就是要从天气学的角度，对T639数值产品进行检验，评估其对新疆主要影响天气系统的预报能力和预报误差，给预报业务人员提供一个可靠定性定量的使用参考标准，为T639数值产品更好的业务运行提供一个依据。

1 资料和检验标准 1.1 资料选取

本文资料使用的是T639数值预报产品，分辨率为1°×1°；资料选取时段为2009年1月1日至2010年12月31日，20时预报场，预报时效为72 h，预报间隔12 h。使用目前公认比较接近实况的欧洲中心500 hPa客观分析场作为实况，检验T639模式72 h预报时效以内时间间隔12 h的500 hPa高度场, 检验样本为天气过程连续几日的滚动预报。检验内容包括影响系统生成时间、槽线位置、中心强度及移动速度等预报指标。

1.2 检验区域及标准

检验区域和标准按照不同的影响系统做如下定义：(1) 西西伯利亚低槽，检验关键区域60°~100°E范围出现明显的低槽，槽的南端到达50°N，并在图面上维持两天以上；(2) 乌拉尔大槽，检验关键区域40°N、50°~75°E以北的范围出现明显的低槽，槽的振幅达20个纬距或以上，槽的南端到达50°N以南，系统维持两天以上；(3) 北方横槽，检验关键区域45°~70°N、50°~100°E范围内出现明显的准东西向的槽，东西向长度达20个经度或以上，系统维持两天以上；(4) 中亚低值系统，检验关键区域40°~60°N、60°~90°E的范围出现低值系统，闭合等高线在两条以上，系统至少维持两天以上。

对影响系统的天气学检验制定统一的检验标准(见表 1)。(1) 影响系统在预报图上的出现时间与实况是否吻合，以12 h为判定依据。时间提前12 h以上表示生成时间偏早，反之时间落后12 h以上表示生成时间偏晚；(2) 槽线所处的主体经度位置与实况是否吻合，以2°为判定依据。槽线所处经度与实况差值大于2°，表示槽线位置偏东，反之槽线所处经度比实况落后2°以上，表示槽线位置偏西；特别指出的是：对北方横槽这个影响系统而言，由于它是东西走向，判定槽线位置及移动速度使用纬度值，对应检验标准是偏南或偏北；(3) 影响系统移动速度用槽线移动的经(纬)度与实况相对比，以2°为判定依据。槽线移动经(纬)度与实况槽线移动经(纬)度的差值大于2°，表示系统移动速度偏快，反之槽线移动经(纬)度落后实况槽线移动经(纬)度2°以上，表示系统移动速度偏慢；(4) 系统中心强度用低压中心值与实况对比，以4 dagpm为判据。模式低槽中心值小于实况中心值4 dagpm以上，表示系统中心强度预报偏强，反之模式低槽中心值大于实况中心值4 dagpm以上，表示系统中心强度预报偏弱。

2009和2010年新疆区域出现的天气过程，根据不同天气影响系统，分别统计出4种影响系统的出现频次(见表 2)。可以看出，西西伯利亚低槽是新疆最重要的影响系统，影响次数占全年40%~50%；其次是中亚低值系统，影响次数占全年30%左右；乌拉尔大槽影响次数占全年15%左右；北方横槽是出现最少的影响系统，次数平均在10%以下。

从图 1可以看出，4种影响系统在不同的季节分布也不相同。西西伯利亚低槽夏季(6—8月)出现频次比其他三个季节高出近1倍，乌拉尔大槽出现频次以春季(3—5月)居多，北方横槽出现频次基本上以冬季(12—2月)为主，中亚低值系统出现频次四季差别不大，以秋季(9—11月)略偏多。虽然4种影响系统每年及各季节出现的频次不同，但都会造成新疆区域中强以上天气过程。本文使用的检验样本就是表 2中的156场天气过程。

2 检验结果及分析 2.1 西西伯利亚低槽

西西伯利亚低槽主要造成新疆大风和降温天气。在72场由西西伯利亚低槽影响的天气过程中，T639模式产品对影响系统的预报检验结果见表 3。

由表 3可以看出，T639模式产品对西西伯利亚低槽生成时间的预报检验结果：在48 h之内预报准确率大于90%，72 h之内生成时间预报偏早的概率比较大；对槽线位置的预报检验结果：在60 h之内预报偏东的概率较大，但72 h预报明显偏西，预报的准确率也明显下降；对槽线移动速度的预报检验结果：在48 h之内偏快的概率较大，60和72 h预报结果不稳定；对低槽中心强度的预报检验结果：在48 h之内预报略偏弱，准确率较高，72 h预报准确率明显下降。综上所述，T639模式产品对西西伯利亚低槽4项检验指标在36 h之内都达到90%以上；在48 h之内，在低槽生成时间和中心强度2个方面预报准确率较好，槽线位置偏东，槽体移动速度偏快；72 h预报时效内4项检验指标预报准确率都明显下降。

2.2 乌拉尔大槽

根据冷空气路径的不同乌拉尔大槽会造成新疆各种类型的天气。在34场由乌拉尔大槽影响的天气过程中，T639模式产品对影响系统的预报检验结果见表 4。

由表 4可以看出，T639模式产品对乌拉尔大槽生成时间的预报检验结果：在60 h之内准确率大于90%，72 h的生成时间预报准确率也比较高，为85%；对槽线位置的预报检验结果：在72 h之内预报偏西的概率较大；对槽线移动速度的预报检验结果：在72 h之内预报准确率均在80%以上，除60 h预报略偏慢外，其他时效预报结果不稳定；对低槽中心强度的预报检验结果：在72 h之内预报准确率都很高，达88%以上。综上所述，T639模式产品对乌拉尔大槽4项检验指标在48 h之内都达到90%以上，60和72 h预报准确率也近80%以上，特别是24 h预报准确率4项指标得满分；在检验指标误差方面，T639模式产品对乌拉尔大槽的预报没有明显的误差趋势。

2.3 北方横槽

北方横槽虽然每年出现的次数较少，但在冬、春季会造成较强的天气过程。在12场由北方横槽影响的天气过程中，T639模式产品对影响系统的预报检验结果见表 5。

由表 5可以看出，T639模式产品对北方横槽生成时间的预报检验结果：在36 h之内准确率均大于90%，72 h之内生成时间预报偏晚；对槽线位置的预报检验结果：除60 h预报时效外，在72 h之内预报偏北的概率较大，尤其48 h预报偏北的概率是偏南的2倍以上；对槽线移动速度的预报检验结果：偏快的概率较大；对低槽中心强度的预报检验结果：预报偏弱概率较大。综上所述，T639模式产品对北方横槽4项检验指标在24 h之内都达到90%以上，预报准确率不是很高；槽线位置预报误差以偏北为主；槽线移动速度预报误差偏快较多；72 h预报时效4项检验指标预报准确率都明显下降。

2.4 中亚低值系统

中亚低值系统是分低槽和低涡两部分。在45场由中亚低值系统影响的天气过程中，T639模式产品对影响系统的预报检验结果见表 6。

由表 6可以看出，T639模式产品对中亚低值系统生成时间的预报检验结果：在48 h之内预报偏晚的概率较大，60 h以后转为偏早；对槽线位置的预报检验结果：预报偏东的概率较大；对槽线移动速度的预报检验结果：预报稳定性较差，没有比较明显的偏差倾向，预报准确率也比较低；对低槽中心强度的预报检验结果：在48 h之内预报略偏弱，60 h略偏强，72 h预报无倾向。综上所述，T639模式产品对中亚低值系统4项检验指标在36 h之内只达到80%以上，预报准确率较低；各项指标预报误差的倾向性均不明显。

2.5 对比分析

如图 2所示，图 2a~2d分别为T639模式产品对4个影响系统的生成时间、槽线位置、移动速度和低槽中心强度的预报准确率。可以看出：T639模式产品对乌拉尔大槽的预报准确率最高，4个预报指标预报准确率均达到80%以上；其次是对西西伯利亚低槽的预报准确率，在48 h之内4个预报指标的准确率接近乌拉尔大槽，60 h之后准确率明显降低。另一方面，西西伯利亚低槽每年出现的频次远大于乌拉尔大槽，样本量的不同也会导致预报检验结果的差距；T639模式产品对中亚低值系统的预报准确率最低，由于中亚低值系统短波多、系统不深厚，模式产品的预报效果不稳定，从图 2c中可以看到T639对中亚低值系统的移动速度预报准确率远远低于其他系统；北方横槽一方面由于样本量少，再者对横槽转竖是个预报难点，T639模式产品对横槽的预报准确率也不高。

3 结论

(1) T639模式产品对影响新疆的4个主要天气系统具有较好的预报性能。对越深厚的影响系统，T639模式的预报效果越好。尤其对乌拉尔大槽预报准确率很高。

(2) T639模式产品在48 h的预报能力比较高，对影响系统的生成时间、槽线位置、移动速度及中心强度等4项检验指标预报准确率在90%以上，可作为预报业务人员第一手的预报工具。随着预报时效延长，模式预报能力有所下降。

(3) 在48 h预报时效内，T639模式产品对影响系统出现时间的预报误差，西西伯利亚低槽和乌拉尔大槽都偏快，而北方横槽和中亚低值系统偏慢；对槽线位置的预报误差，西西伯利亚低槽和中亚低值系统偏快，而乌拉尔大槽和北方横槽偏慢；对影响系统移动速度的预报误差，只有西西伯利亚低槽偏快，而其他3个影响系统没有明显的误差倾向，预报不稳定；对低槽中心强度的预报误差，整体预报都偏弱。