1 6—8月天气概况

2017年夏季东亚夏季风偏弱，西太平洋副热带高压(以下简称副高)显著偏强，脊线位置偏南；欧亚中高纬呈现“两槽一脊”环流型，乌拉尔山地区高度场为负距平，高压脊偏弱，贝加尔湖地区为正距平控制，日本附近高度场为负距平，东北亚地区为槽区。低纬度和中高纬度的环流配置有利于冷暖气流在我国长江以南交汇，水汽通量辐合偏强，主要多雨带位于我国长江以南地区，降水显著偏多，全国平均降水量348.6 mm，较常年同期(322.6 mm)偏多8.1%，呈现南、北两条多雨带。全国平均气温21.7℃，较常年同期(20.9℃)偏高0.8℃，为1961年以来第二高，仅次于2016年。

2017年江淮流域不同区域梅雨开始和结束有很大的差异。江南区梅雨入梅偏早4 d，出梅偏早2 d，雨量(491.9 mm)较常年偏多34.6%；长江中下游区梅雨与气候平均值相比，入梅偏晚7 d，出梅偏早7 d，雨量(166.4 mm)较常年偏少40.8%；江淮区梅雨入梅偏晚9 d，出梅偏早4 d，雨量偏少56.1%。华北雨季开始较常年偏晚3 d，结束较常年偏早7 d，雨季内平均降水量(97.5 mm)较常年偏少28.2%。

2017年6—8月共有12个台风在我国南海和西北太平洋生成，与常年同期生成数量(11.6个)相当。其中登陆我国的有6个，分别是：“苗柏”、“洛克”、“纳沙”、“海棠”、“天鸽”和“帕卡”，较常年同期略偏多。6月有1个台风登陆，7月有3个，8月有2个。

2 资料

本文选取2017年6—8月T639、ECMWF以及JP模式20时(北京时)模式零场和中期时效预报场进行天气学检验及预报效果的对比分析。所用资料主要包括上述三个模式的500 hPa、850 hPa的位势高度场、风场和温度场，资料水平分辨率为2.5°×2.5°，选用时段为2017年6—8月；模式预报的副高北界、西伸脊点和西风指数等根据各自的500 hPa位势高度场和风场计算得到。

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

西风指数能够定量表示纬向环流的强弱，是中期预报最常用的指标之一。通过检验西风指数，可以评估数值模式对中高纬地区对流层中层大尺度环流形势调整与演变的中期时效预报性能(关月，2016；尹珊，2015；张峰，2014；张博和李勇，2013)。图 1给出2017年6—8月T639、ECMWF和JP模式在不同时效下西风指数预报和模式零场的相关系数。结果表明，三个模式在144 h时效以内对大尺度环流均具备较好的预报能力，其中ECMWF的预报能力最优，T639模式的预报能力相对偏弱。随着预报时效的延长，上述三个模式的预报误差均出现不同程度的增长。对比三个模式可以看到，在更长的时效下，虽然预报能力均出现不同程度的下降，但ECMWF模式相对另两者对大尺度环流有着更好的预报性能。

利用模式的零场和120 h预报场，分别计算了T639、ECMWF和JP模式亚洲中高纬西风指数的逐日演变曲线(图 2)。从三个模式的零场来看，6月西风指数处于多波动状态，月内西风指数调整较为频繁, 受高空槽的频繁影响，西北地区降水偏多。7月上旬西风指数维持高指数状态，环流经向度较小，中高纬地区受平直纬向环流控制。7月中旬西风指数由高指数迅速向低指数调整，并维持较长一段时间直至7月末。7月底至8月初，西风指数在短暂回升后迅速震荡下降，8月中旬达到夏季最低值，有利于冷空气南下活动，导致西北地区中部至华北西部降水偏多。8月下旬西风指数迅速回升，并维持在一个相对较高的水平上。

从模式预报结果来看，三个模式在中期时效均对西风指数有着较好的预报能力，能够很好地把握环流的调整。其中ECMWF对西风指数的大幅度的调整预报能力最优，对转折时间的预报比较准确。而JP模式对西风指数的小幅度震荡表现出较好的预报能力，对7月下旬两次西风指数调整预报滞后，而对8月中旬的的调整则存在过高估计。T639模式对6月上旬和8月上旬两次大尺度环流调整把握能力较差，过高地估计了西风指数的极值，整体预报效果较差。ECMWF、JP和T639三个模式120 h预报场与零场的相关系数分别为0.8，0.78和0.70。整体来看，三个模式在2017年对中高纬大尺度环流的预报能力不及过去两年(关月，2016；尹珊，2015)。

3.2 西太平洋副高预报检验

西太平洋副高是夏季影响我国的重要天气系统，西太平洋副高南北位置的变化以及西伸脊点的进退与我国夏季雨带的南北推移以及强降水中心的分布有着密切的联系(朱乾根等，2007)。因此，中期数值预报模式对副高的预报能力是衡量该模式夏季预报性能的重要指标之一(张博和李勇，2013；张峰，2014)。

图 3给出了T639模式和ECMWF模式零场和120 h预报的西太平洋副高北界(当副高主体断裂或者位置偏东，588 dagpm线未达到120°E时，副高北界设为缺测)。可以看到，2017年夏季副高位置整体波动较大，6月中旬有一次较为明显的南落，至6月下旬才逐渐北抬，在此期间雨带主要位于西南地区东部至江南地区。6月下旬至7月，副高逐渐北抬，2017年夏季长江中下游入梅(6月21日)较常年偏晚7 d。8月副高逐渐南落至30°N附近，位置相对偏南。受副高影响，8月江淮至江南地区降水偏多。8月下旬副高再次北抬，西北至华北地区出现明显的降水过程。

从逐日演变来看，两家模式均对副高北界有着较好的预报能力，对副高的季节性北跳和南落有着较好的把握。其中T639对6月上旬副高的南落把握更好，ECMWF模式则过高估计了副高南落的程度。但是两个模式均未能很好地预报出7月下旬台风活动导致的副高断裂，没能预报出台风活跃期。整体而言，T639模式对于副高北界的预报能力优于ECMWF模式。

图 4给出了T639和ECMWF模式零场和120 h预报的副高西伸脊点逐日变化情况。ECMWF模式预报结果与模式零场基本一致，而T639模式对于7月中下旬西伸脊点的西进预报则要滞后1 d。其中，T639和ECMWF模式均高估了6月中旬和下旬副高的西伸幅度，T639约偏西了5~8个经度，ECMWF则偏西了3~5个经度。两个模式均较好地把握了7月下旬台风活跃期副高断裂后西段的西伸脊点。总体来看，两个模式对于盛夏副高西伸脊点预报能力优于初夏。

3.3 850hPa温度变化趋势预报检验

850 hPa温度变化通常被用来表征天气的冷暖变化，对于地面气温预报有着较好的指示意义。图 5给出了三个模式夏季平均850 hPa温度的120 h预报偏差分布图。T639和ECMWF模式预报的120 h温度在全国大部分地区均显著偏低，而在河套地区、京津地区预报的温度偏高。JP模式120 h预报则在全国大部分地区显著偏高。其中，T639模式对内蒙古西部、山西、河北、河南北部温度预报存在正偏差，正偏差极值出现在山西，约偏高1.2℃。而在全国其他大部分地区预报存在负偏差，其中华南地区和新疆地区负偏差较为明显，约偏低0.6~0.8℃。ECMWF模式同样在河套-内蒙古中部温度预报出现正偏差，但偏高的幅度小于T639模式。此外，ECMWF模式在江淮流域的温度预报也出现了正偏差，约偏高0.3~0.4℃。JP模式虽然在季节平均而言，对全国大部分地区的温度预报均偏高，但预报偏低的次数则较多，预报性能相对不稳定。整体来看，ECMWF模式的温度预报偏差相对较小，预报效果优于其他两个模式。

由于模式在我国南方和北方预报偏差表现不同，为了检验模式对我国南方和北方温度变化趋势的中期预报能力，选取了天津北部(40°N、117.5°E)和江西南部(25°N、115°E)两个格点分别代表中国北方和南方地区来进行检验(图 6)。可以看到，我国北方温度变化幅度较大，相应的温度偏差也较大。南方地区温度变化幅度较小，温度偏差也相对较小。7月上中旬，受东亚中高纬平直纬向环流的影响，北方地区冷空气活动弱，温度显著偏高。而7月下旬副高断裂后，西段西伸北抬，盛行下沉气流，使得江南至黄淮大部分地区出现持续性高温，三个模式在此时间段内均出现较明显的预报偏差。其中，T639模式对北方温度预报偏高主要出现在6月下旬至7月，而对中国南方温度预报偏低则主要出现在7月中旬至8月。ECMWF模式对7月中下旬中国北方温度预报较为偏高，对南方温度预报较为准确。JP模式的结果与T639结果类似，但偏差幅度较T639模式更小。总体来看，各模式对温度的升降波动预报较为准确，ECMWF模式的表现优于其他两个模式。

4 台风预报能力检验

2017年6—8月共有12个台风在我国南海和西北太平洋生成，与常年同期生成数量相当。其中登陆我国的有6个，较常年同期略偏多。其中1713号台风天鸽(Hato)成为今年夏季登陆我国的最强台风。由于“天鸽”登陆期间正值天文大潮期，风雨潮叠加，灾害影响大，且登陆后持续超过24 h，降水影响范围广、时间长。本文以1713号台风天鸽为例，分析T639、ECMWF以及JP模式对台风路径和强度的中期预报能力。

强台风天鸽于2017年8月20日在西北太平洋上生成，22日下午加强为台风级，23日早晨加强为强台风级，23日12:50在广东珠海市登陆。为比较各模式对台风各阶段强度和位置的预报能力，本文选取与8月20—23日20时4个时次对应的850 hPa风场及500 hPa高度场120 h预报进行对比分析(图 7)。从模式对8月20日预报可以看出，虽然三个模式均在菲律宾以东洋面上预报出了气旋性环流，但其位置较为偏南，且强度明显偏弱，均未能较好地对“天鸽”的生成做出预报。对应21日的120 h预报中，ECMWF模式对气旋性环流的位置向西北方向进行了明显的调整，强度显著增强，但其中心位置较零场仍然偏东，强度偏弱。T639和JP模式相比20日仅进行了小幅度的调整，预报结果较差。对8月22日的120 h预报，ECMWF和JP模式预报出了闭合的台风环流系统，其中ECMWF模式预报的中心位置和强度仍偏东和偏弱。JP模式预报的中心位置更加偏东南，强度也显著偏弱。T639模式预报出了西北太平洋闭合的气旋性环流。8月23日，台风登陆我国广东。从20时的预报来看，ECMWF模式对台风登陆的预报偏东约5个经度，强度也较为偏弱，JP模式的预报结果与ECMWF较为近似。而T639模式的预报结果仍然较差。总体来看，由于强台风天鸽进入南海后强度迅速发展，24 h内经历了从强热带风暴级到台风级，台风级继续加强到强台风级的“三连跳”，因此对台风强度的预报存在着较大的难度。ECMWF模式对强台风天鸽的生成预报较差，但此后对台风的增强、移动路径有着相对较好的预报能力。JP模式虽然针对8月20和21日的预报能力较差，但较好地把握了22日后台风的移动路径。T639模式对台风天鸽的生成、发展和登陆过程未表现出较好的预报能力。

以上分析可知，ECMWF模式对强台风天鸽的预报尽管偏弱，位置相对偏东，但较好地把握了台风强度变化和移动路径。JP模式对“天鸽”的生成预报能力较差，对“天鸽”进入中国南海后的预报能力较好。而T639模式中期预报则基本未能预报出“天鸽”的环流和移动路径。三个模式对台风的强度预报均偏弱。

5 结论和讨论

本文通过对2017年夏季T639、ECMWF以及JP模式中期时段预报产品的检验，主要得到如下结论：

(1) 对2017年夏季500 hPa西风指数的变化趋势，3个模式在144 h时效内均具有较好的模拟能力，能较准确地反映出欧亚地区中高纬大尺度环流形势的演变和调整，表现出较好的中期预报能力；其中，ECMWF对西风指数的变化趋势较其他两家模式与零场更为接近，其预报能力优于T639和JP模式。

(2) ECMWF和T639模式在120 h能够较好地对副高的南北摆动趋势进行预报，其中ECMWF模式对副高北界的逐日演变预报更接近实况。对副高的东西移动，ECMWF和T639模式均具备较好的预报能力，其中ECMWF模式的预报偏差更小，T639对副高7月中下旬西伸脊点的变化预报则要滞后1 d。总体来看，两个模式对于初夏副高的西伸脊点预报能力相对较弱，对盛夏副高西伸脊点的预报能力则较强。

(3) 对850 hPa温度的预报，T639模式对全国大部分地区温度预报偏低，对河套地区温度预报偏高，ECMWF模式的预报结果更接近实况。而JP模式预报偏差相对较大。从三个模式对中国南方、北方代表性站点的预报能力来看，各模式对中国南、北方温度的升降波动预报较为准确，ECMWF模式的表现优于其他两个模式。

(4) 对强台风天鸽的预报，ECMWF模式较好地把握了台风的加强和移动路径。JP模式对“天鸽”的生成预报能力较差，对“天鸽”进入中国南海后的预报能力较好。而T639模式中期预报则基本未能预报出“天鸽”的环流和移动路径。三个模式对台风的强度预报均偏弱。

致谢：感谢国家气象中心吕爱民，国家气候中心郑志海为本文部分内容提供的数据支持。