1 天气气候概况

2014年12月至2015年2月，全国平均降水量38.5 mm，较常年同期(40.8 mm)偏少5.6%。从空间分布看，除内蒙古东南部、东北、新疆东南部、云南、华南南部及西藏中部等地降水偏多5成至2倍，部分地区偏多2倍以上外，全国其余大部降水接近常年或偏少，其中内蒙古西部、河南西部、江淮北部等地偏少5~8成，局部偏少8成以上。

2014年12月至2015年2月，全国平均气温-2.3℃，较常年同期(-3.4℃)偏高1.1℃，是1961年以来同期第四高值。从空间分布上看，除西藏西部局部、青海南部局部及海南南部等地气温偏低0.5~2℃外，全国大部分地区气温偏高或接近常年，其中内蒙古大部、华北东部、黄淮、华中、新疆北部、青海中东部等地偏高1~2℃，局部地区偏高2℃以上。

2014年12月至2015年2月，我国中东部地区频繁出现大范围雾、霾天气，其中12月，我国中东部部分地区雾、霾日数一般有5~10 d，其中江苏大部、浙江北部雾、霾日数超过15 d；1月，主要有3次雾或霾天气过程，分别为2—4日、12—16日和22—26日；2月，我国中东部大部雾、霾日数有5~10 d。

2 资料

本文所用资料为2014年12月至2015年2月T639、ECMWF(简称EC)及日本模式20时(北京时)实况分析场和中期时效预报场，主要包括该三个模式的500 hPa高度、850 hPa温度、海平面气压等。T639、EC和JP模式资料分辨率均为2.5°×2.5°。

3 模式中期预报性能检验 3.1 亚洲中高纬环流形势预报检验

西风指数是反映对流层中层大尺度环流形势演变和调整的重要指标，通过检验西风指数可以了解数值模式对中高纬地区环流形势调整与演变的中期时效预报性能(刘一，2014；刘凑华等，2013；王毅，2012；赵晓琳，2015)。图 1给出的是2014年12月至2015年2月三个模式对西风指数不同时效预报场与零场的相关系数，120 h时效内三个模式的预报场与零场的相关系数均大于0.8，对大尺度环流预报的差异不大；随着预报时效的延长，各个模式误差均增大。在中期时段96~144 h，日本模式表现最优，EC表现次之，T639模式表现相对最差；168 h预报，T639模式表现较好；168 h之后，EC与T639模式接近。

图 2为T639、EC、JP模式零场及120 h预报场亚洲中高纬西风指数逐日演变曲线，分析三个模式的零场发现，2015年冬季，西风指数高低振荡的幅度较大。12月共有4次冷空气活动影响我国(1—2日、11—13日、16—18日和20—21日)，对应西风指数的高低调整，EC模式指数预报较零场整体上略偏高，表现为零场西风指数为极大值时，模式预报的极值更高，而T639和JP模式对指数预报变化幅度偏大；1月，西风指数有两次大的调整，但整体较气候平均显著偏高，冷空气势力较常年偏弱，EC模式预报场与零场非常接近，T639和JP模式表现为预报场较零场偏低；2月，三个模式中，T639性能表现优于EC和JP模式；2月17日开始，西风指数再次出现显著降低，对应一次较强冷空气过程，其中2月21—22日，受冷空气大风的影响，内蒙古中西部、陕西北部、华北北部、辽宁、吉林南部等地的部分地区出现扬沙或浮尘天气，内蒙古中部局地出现沙尘暴，三个模式均能预报出西风指数由高转低的演变过程，但是与分析场对比发现，三个模式预报场的位相落后于模式零场，三个模式中，T639性能表现优于EC和JP模式。总之，三个模式在120 h时效内均能够很好地预报出西风指数的高低转换，但在波动幅度上略有差异。

总体上，对大尺度环流势演变和调整的预报，三个模式均表现出一定的中期预报能力，EC模式整体上要优于JP和T639模式，对于中高纬环流的小幅调整和振幅变化有更为准确的反映；随着预报时效的延长，各个模式预报均趋于不稳定。

3.2 850 hPa温度变化趋势的预报检验

在冬季由于冷空气活动，气温变化剧烈，寒潮降温预报是冬季灾害性天气预报的重要部分，由于850 h温度对地面温度的预报有较好的指示作用，为此有必要了解各模式对850 hPa温度的预报性能。本文选取了(40°N、117.5°E)和(25°N、115°E)两个格点分别代表北方和南方地区，重点检验了T639、EC和JP模式对850 hPa温度变化趋势的中期预报能力。

从2014年12月至2015年2月的温度变化趋势(图 3)来看，北方地区气温变化频繁，变温幅度大；南方地区气温变化幅度相对缓和。三个模式对南、北方代表站点的气温转折趋势预报与实况基本一致，对于北方代表站点，T639模式的预报整体上较零场明显偏低(图 3a)，平均偏低4~5℃左右；EC模式对北方站点的预报较零场明显偏高(图 3d)，平均偏高3~4℃左右；JP模式对北方站点预报较零场的偏差倾向不确定。对于南方代表站点，T639模式在12月预报场较零场整体上偏高，而在2月预报场较零场整体偏低；EC模式和JP模式整体上把握较好，平均偏差在3℃以内。三个模式对南、北方气温波动均展现了较好的预报能力，但均存在不同程度的偏差，相比之下，EC模式的预报性能最好，偏差较小，但在北方存在系统性偏高的偏差，JP次之，T639预报偏差最大。

3.3 海平面气压的预报能力检验

2014—2015年冬季，我国中东部地区频繁出现大范围雾-霾天气，其中，1月12—16日，华北、黄淮、四川盆地及陕西、湖北、湖南、江苏、安徽等地出现雾、霾，部分地区出现重度雾-霾，北京中南部、天津西部、河北中部、湖南、江西北部等地的部分地区一度出现能见度不足1000 m的雾。受静稳天气控制，大气水平和垂直扩散条件均较差，加上近地面的弱南风和高湿条件等气象条件共同作用是导致上述地区雾霾天气持续发展的主要原因。本文选取1月14日20时、15日20时和16日20时三个时次的海平面气压场零场及120 h预报场，对比分析T639、EC和日本模式对地面气压的中期时效预报能力。

1月12日20时，我国中东部处于东亚沿海冷高压后部，天气形势静稳，对比分析模式的零场和120 h预报场发现(图 4)，三个模式对冷高压中心的预报明显偏弱，JP模式的预报场与零场最为接近；1月14日20时，华北、黄淮等地维持均压场控制，三个模式对中东部海平面气压场的弱梯度状态的预报与零场接近，后一股冷空气前沿(1035 hPa等压线)南压至内蒙古中部，三个模式对冷空气前沿的预报均较零场偏快，T639模式差异最大；1月16日20时，冷空气前沿到达黄淮地区，华北的雾-霾逐渐消散。EC模式对冷锋的预报与零场基本一致，T639和JP模式120 h预报的冷高压较零场显著偏弱，且高压中心位置与零场有较大偏差。整体而言，EC模式对冷空气前锋的预报与零场更加一致，因而对雾-霾天气结束时间的预报更加准确。

4 结论

本文通过对T639、EC及JP模式中期时段预报产品的检验，主要得出以下几点结论。

(1) 三个模式对120 h内500 hPa西风指数的趋势预报与实况较为一致，能较准确地反映亚洲中高纬地区大尺度环流的调整和演变，对重大天气过程有较好的预报能力。其中，JP模式预报最接近零场，EC次之，T639模式预报效果最差。

(2) 对于850 hPa温度预报，三个模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力；对北方站点的预报，EC和T639模式均存在偏差，EC模式表现为预报较零场偏高，而T639模式预报较零场偏低；整体来看，三个模式中EC模式的120 h预报效果最好，JP次之，T639预报偏差最大。

(3) 三个模式对海平面气压场均有一定的中期预报能力，但EC模式对冷空气前锋的预报与零场更加一致，因而对雾-霾天气结束时间的预报更加准确。