包慧濛 郭達(dá)烽 李葳

（江西省氣象臺(tái)，江西 南昌330046）

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，傳統(tǒng)等級(jí)降水預(yù)報(bào)已無法滿足業(yè)務(wù)需求，需要提供高時(shí)空分辨率、定量化、準(zhǔn)確的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品［1-2］。數(shù)值模式預(yù)報(bào)技術(shù)是定量降水網(wǎng)格預(yù)報(bào)精細(xì)化的基礎(chǔ)，然而由于初始場誤差、數(shù)值計(jì)算和物理過程的近似處理，使數(shù)值模式輸出結(jié)果存在一定的隨機(jī)性和系統(tǒng)性誤差［3-6］。因此，采用一定的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行訂正和后處理，消除系統(tǒng)性誤差，給出更為精確的預(yù)報(bào)結(jié)果是當(dāng)前氣象部門面臨的重要課題［7-11］。

頻率匹配法［12-14］通過統(tǒng)計(jì)在不同等級(jí)閾值條件下降水出現(xiàn)的預(yù)報(bào)和觀測頻率，把有偏差預(yù)報(bào)頻率調(diào)整到較準(zhǔn)確的觀測頻率以保持兩者在相同等級(jí)下降水頻率的一致，從而達(dá)到訂正降水偏差的目的。李莉等［15］采用頻率匹配方法展開試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法能有效減小模式降水預(yù)報(bào)的偏差。李俊等［16］利用實(shí)際降水頻率通過頻率匹配法訂正了AREM 模式中每個(gè)集合成員的降水量，對(duì)訂正后各成員的集合平均再一次進(jìn)行訂正，既減小了模式系統(tǒng)性誤差又得到了分布合理的降水預(yù)報(bào)。Hamill等［17］運(yùn)用分位數(shù)映射的方法對(duì)降水頻率進(jìn)行匹配，在改進(jìn)預(yù)報(bào)的可靠性、預(yù)報(bào)技巧和確定性預(yù)報(bào)偏差的基礎(chǔ)上，還能保持降水分布的解析度和空間細(xì)節(jié)。由于降水不連續(xù)且存在明顯的季節(jié)變化，前期降水預(yù)報(bào)和觀測頻率統(tǒng)計(jì)是該方法的關(guān)鍵。李莉等［15］采用了遞減平均法、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布法來統(tǒng)計(jì)降水預(yù)報(bào)和觀測頻率，發(fā)現(xiàn)遞減平均法的效果比標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布法更好。Zhu和Luo［14］、智協(xié)飛等［18］用卡爾曼濾波法統(tǒng)計(jì)降水頻率，然后進(jìn)行頻率匹配訂正，提高了各降水量級(jí)的ETS評(píng)分，減小了模式誤差。吳啟樹等［19］采用前一年預(yù)報(bào)日之后20 d和當(dāng)年預(yù)報(bào)日之前20 d的準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均法統(tǒng)計(jì)降水頻率，效果優(yōu)于訂正前。

在使用頻率匹配法時(shí)，較理想的是根據(jù)本地降水分布的氣候特征分區(qū)，將同一區(qū)域內(nèi)包含的站點(diǎn)作為同一資料序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定降水預(yù)報(bào)訂正值［13］。如李莉等［15］考慮到了不同區(qū)域氣候差異，將中國分為5個(gè)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行分區(qū)試驗(yàn)。周迪等［20］采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式對(duì)50 mm這一降水量級(jí)進(jìn)行頻率匹配訂正，得到的產(chǎn)品能揭示出暴雨發(fā)生區(qū)域的變化。曹萍萍等［21］對(duì)比了地形分區(qū)及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匹配兩種方案的優(yōu)劣，發(fā)現(xiàn)根據(jù)地形分區(qū)的方案效果更好，且不同區(qū)域降水量的調(diào)整幅度不一樣。因此，預(yù)報(bào)、觀測頻率統(tǒng)計(jì)方法和降水氣候分區(qū)均是使用頻率匹配法訂正降水預(yù)報(bào)時(shí)需要關(guān)注的問題。

本文基于頻率匹配法進(jìn)行降水偏差訂正，采用4種方法統(tǒng)計(jì)降水頻率，對(duì)降水預(yù)報(bào)進(jìn)行頻率匹配訂正試驗(yàn)。另外，充分考慮江西省汛期暴雨的氣候特征，將江西省分為6個(gè)子區(qū)域分別對(duì)汛期模式降水預(yù)報(bào)進(jìn)行頻率匹配訂正試驗(yàn)并對(duì)江西省的預(yù)報(bào)效果進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)估，期望能獲得更好的降水預(yù)報(bào)釋用產(chǎn)品。最后對(duì)典型強(qiáng)降水個(gè)例進(jìn)行分析，了解該方法的可用性及局限性，以期為提高降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品的準(zhǔn)確性提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

文中降水實(shí)況用2016—2019年江西省93個(gè)國家氣象站資料，數(shù)值預(yù)報(bào)模式資料用ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，下文均用EC表示）2016年1月1日至2019年12月31日逐日08時(shí)、20時(shí)（北京時(shí)）起報(bào)84 h內(nèi)的逐12 h降水預(yù)報(bào)資料，分辨率為0.125°×0.125°。采用雙線性插值的方法將模式格點(diǎn)資料插值到站點(diǎn)上。

1.2 研究方法

1.2.1 頻率匹配法

“頻率匹配法”［12-14］是當(dāng)前數(shù)值預(yù)報(bào)模式用來訂正定量降水預(yù)報(bào)的一種有效方法，即針對(duì)某一閾值，假定它在預(yù)報(bào)中出現(xiàn)的頻率應(yīng)該同實(shí)況中出現(xiàn)的一致，那么預(yù)報(bào)的降水量值應(yīng)該尋求適當(dāng)?shù)挠喺禂?shù)以訂正到同實(shí)況一致頻率的降水量。具體做法如下：根據(jù)降水預(yù)報(bào)和實(shí)況頻率的兩組前期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到一組降水閾值與對(duì)應(yīng)訂正系數(shù)的序列，再采用線性插值的方法獲得對(duì)應(yīng)任何降水量的訂正系數(shù)，用該訂正系數(shù)乘以對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的原降水量就得到訂正后的降水量，從而得到模式每個(gè)點(diǎn)的定量降水預(yù)報(bào)訂正場。

1.2.2 降水頻率計(jì)算

采用對(duì)區(qū)域內(nèi)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)方式計(jì)算降水頻率，共統(tǒng)計(jì)了0.1 mm、0.5 mm、1 mm、3 mm、5 mm、10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm、60 mm、70 mm、80 mm、90mm、100mm、125 mm、150 mm和200 mm［22］22個(gè)閾值的頻率。預(yù)報(bào)和實(shí)況降水頻率的計(jì)算方法如下：

式（1）中，F(xiàn)頻j為區(qū)域內(nèi)某個(gè)閾值降水的平均頻率；Bij為某個(gè)閾值降水出現(xiàn)的總站數(shù)；j為某個(gè)降水閾值；Aij為區(qū)域內(nèi)的站數(shù)；i為計(jì)算時(shí)間［13］。

1.2.3 不分區(qū)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

文中選取了季節(jié)法、滑動(dòng)平均法、準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均法、遞減平均法來統(tǒng)計(jì)降水預(yù)報(bào)和觀測頻率，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

（1）季節(jié)試驗(yàn)（JIJ）：預(yù)報(bào)日前一年春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月至翌年2月）的降水預(yù)報(bào)和觀測平均頻率分別應(yīng)用于預(yù)報(bào)日當(dāng)年各季降水預(yù)報(bào)的訂正。

（2）滑動(dòng)平均試驗(yàn)（HD）：預(yù)報(bào)日過去20 d的降水預(yù)報(bào)和觀測平均頻率應(yīng)用于預(yù)報(bào)日降水預(yù)報(bào)訂正。

（3）準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均試驗(yàn)（HD1）：預(yù)報(bào)日當(dāng)年前20 d和前一年后20 d降水預(yù)報(bào)和觀測平均頻率應(yīng)用于預(yù)報(bào)日降水預(yù)報(bào)訂正。

（4）遞減平均試驗(yàn)（DJ）：用遞減平均法統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)日過去60 d的降水預(yù)報(bào)和觀測平均頻率，應(yīng)用于預(yù)報(bào)日降水預(yù)報(bào)訂正。

文中JIJ計(jì)算降水頻率的時(shí)間分別為試驗(yàn)時(shí)間前一年的春、夏、秋、冬季，其余試驗(yàn)均為滑動(dòng)變化的。因此，JIJ和HD1需在線保存過去一年的預(yù)報(bào)、觀測資料，HD和DJ僅需保留2個(gè)月前的資料。為了控制因大量級(jí)降水樣本偏少引起訂正系數(shù)異常偏大或偏小的情況，并考慮到模式對(duì)大量級(jí)降水預(yù)報(bào)較實(shí)況偏弱的特點(diǎn)。因此，對(duì)任一試驗(yàn)，設(shè)35 mm及以上量級(jí)降水訂正系數(shù)的上（下限）分別為1.6（0.8）［19］。

1.2.4 分區(qū)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

江西省地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，境內(nèi)東、西、南三面環(huán)山，北部為鄱陽湖平原，復(fù)雜的地形造成暴雨日數(shù)呈“東北多、西南少”的分布特點(diǎn)。根據(jù)江西省汛期暴雨氣候特征［23-25］將江西省分為北部沿江、中北部、浙贛鐵路西段、浙贛鐵路東段、中部、南部6個(gè)子區(qū)（圖1），用上述試驗(yàn)中效果最好的準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均法對(duì)各子區(qū)汛期模式降水預(yù)報(bào)進(jìn)行頻率匹配訂正試驗(yàn)（簡稱分區(qū)試驗(yàn)），將分區(qū)訂正后全省的預(yù)報(bào)效果進(jìn)行檢驗(yàn)并與不分區(qū)試驗(yàn)對(duì)比，試驗(yàn)時(shí)間為2017—2019年4月1日至7月31日。

圖1 江西省分區(qū)設(shè)置Fig.1 Zone division setting in Jiangxi province

1.3 檢驗(yàn)方法

在對(duì)降水進(jìn)行評(píng)分時(shí)，根據(jù)目前業(yè)務(wù)常用的降水量級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將12 h降水劃分為4個(gè)等級(jí)，即小雨（≥0.1 mm）、中雨（≥10.0 mm）和大雨（≥25.0 mm）、暴雨（≥50 mm），每一級(jí)降水評(píng)分參照表1。

表1 給定降水閾值的預(yù)報(bào)與觀測二分型列聯(lián)表Table 1 Contingency tab le of prediction and observation for the given precipitation threshold

選取目前廣泛運(yùn)用的BS、TS和ETS［26］評(píng)分對(duì)降水預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。BS評(píng)分為一定區(qū)域內(nèi)降水范圍的預(yù)報(bào)技巧（見式（2）），但并不指示降水落區(qū)的位置。BS=1預(yù)報(bào)與實(shí)況降水面積匹配很好，BS＞1預(yù)報(bào)降水面積大于實(shí)況降水面積，存在濕偏差，BS＜1預(yù)報(bào)降水面積小于實(shí)況降水面積，存在干偏差。TS評(píng)分值在0—1之間，反映了對(duì)降水有效預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確程度（見式（3））。ETS評(píng)分為一定區(qū)域內(nèi)預(yù)報(bào)降水量相對(duì)隨機(jī)預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)技巧（見式（4）和式（5））。ETS≤0預(yù)報(bào)無技巧，ETS＞0相對(duì)隨機(jī)預(yù)報(bào)具有預(yù)報(bào)技巧，ETS=1為理想預(yù)報(bào)。另外，文中規(guī)定實(shí)況存在某級(jí)別的降水才進(jìn)行該級(jí)別降水的檢驗(yàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 不分區(qū)試驗(yàn)

2.1.1 各量級(jí)降水檢驗(yàn)

根據(jù)12 h降水量，將2017年1月1日至2019年12月31日江西省12—84 h預(yù)報(bào)分22個(gè)降水閾值應(yīng)用4組試驗(yàn)方案統(tǒng)計(jì)降水預(yù)報(bào)和觀測平均頻率，然后進(jìn)行頻率匹配。圖2為2017—2019年江西省降水各試驗(yàn)所有預(yù)報(bào)時(shí)效（24 h、36 h、48 h、60 h、72 h、84 h）BS、TS、ETS的平均評(píng)分，其中EC為訂正前模式預(yù)報(bào)，JIJ、HD、HD1、DJ分別為季節(jié)試驗(yàn)、滑動(dòng)平均試驗(yàn)、準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均試驗(yàn)、遞減平均試驗(yàn)訂正后的模式預(yù)報(bào)（下同）。訂正前后BS評(píng)分結(jié)果表明（圖2a），EC小雨BS評(píng)分接近3.0，存在嚴(yán)重的濕偏差，即小雨的空?qǐng)?bào)現(xiàn)象嚴(yán)重；訂正后各試驗(yàn)BS評(píng)分均小于1.5，JIJ、HD1接近1.0，小雨量級(jí)降水被訂正系數(shù)縮小，改善了模式預(yù)報(bào)小雨濕偏差和空?qǐng)?bào)過多的現(xiàn)象。訂正前模式預(yù)報(bào)中雨BS評(píng)分略大于1.0，訂正后各試驗(yàn)略大于訂正前，中雨面積偏差評(píng)分比訂正前稍差。EC大雨BS評(píng)分略小于1.0，訂正后DJ大于2.0，其他試驗(yàn)略大于1.0，這一段量級(jí)降水被訂正系數(shù)放大，改善了模式預(yù)報(bào)大雨的干偏差和漏報(bào)現(xiàn)象，同時(shí)也產(chǎn)生了一定的濕偏差和空?qǐng)?bào)。EC模式預(yù)報(bào)暴雨BS評(píng)分小于0.5，訂正后HD1接近1.0，其他試驗(yàn)略大于1.0，暴雨面積較訂正前均更接近實(shí)況。因此，訂正方法減小了小雨的空?qǐng)?bào)、濕偏差和大雨、暴雨的漏報(bào)、干偏差，同時(shí)加大了中雨的空?qǐng)?bào)，準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均試驗(yàn)中預(yù)報(bào)與觀測降水面積匹配訂正效果較其他試驗(yàn)好。從TS和ETS評(píng)分來看，訂正后各試驗(yàn)小雨（圖2b）TS評(píng)分小于訂正前，但ETS（圖2c）評(píng)分均大于訂正前，中雨TS、ETS評(píng)分與訂正前接近，大雨、暴雨TS、ETS評(píng)分均大于訂正前。這表明訂正方法對(duì)與實(shí)況頻率差異較大的小雨、大雨、暴雨預(yù)報(bào)技巧改進(jìn)明顯，對(duì)與實(shí)況頻率相當(dāng)?shù)闹杏觐A(yù)報(bào)技巧改進(jìn)效果不理想。各試驗(yàn)TS、ETS評(píng)分對(duì)比而言，準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均試驗(yàn)效果最好，季節(jié)試驗(yàn)次之。

圖2 2017—2019年江西省降水各試驗(yàn)BS（a）、TS（b）、ETS（c）各預(yù)報(bào)時(shí)效的平均評(píng)分Fig.2 Variation of average values of BS（a），TS（b），and ETS（c）in different tests from 2017 to 2019 in Jiangxi province

2.1.2 暴雨過程檢驗(yàn)

暴雨是天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中關(guān)注的重點(diǎn)，為了評(píng)估頻率匹配法對(duì)江西省較大范圍暴雨過程的訂正效果，文中以≥5站的暴雨過程為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各試驗(yàn)2017—2019年江西省暴雨過程訂正效果進(jìn)行分析（圖3）。由圖3可知，訂正前各預(yù)報(bào)時(shí)效BS評(píng)分差異不大，均為0.4左右，訂正后HD和HD 1略小于1.0，JIJ、DJ略大于1.0，說明各試驗(yàn)暴雨面積都較訂正前更接近實(shí)況，其中HD、HD1的暴雨面積略小于實(shí)況，JIJ、DJ略大于實(shí)況。大部分預(yù)報(bào)時(shí)效訂正后TS、ETS評(píng)分均大于訂正前，訂正前TS為0.04左右，訂正后均大于0.06，效果最好試驗(yàn)（HD1）的TS評(píng)分達(dá)0.10；ETS評(píng)分訂正前為0.03，訂正后效果最好試驗(yàn)約為（HD1）0.06。各試驗(yàn)TS、ETS評(píng)分對(duì)比來看，HD1各時(shí)效TS評(píng)分均最優(yōu)，36 h、48 h、60 h、72 h、84 h ETS評(píng)分HD1最優(yōu)，24 h ETS評(píng)分HD最優(yōu)?？傮w來說，HD1在暴雨預(yù)報(bào)面積和預(yù)報(bào)技巧方面比其他試驗(yàn)更好。

圖3 2017—2019江西省降水各試驗(yàn)暴雨過程BS（a）、TS（b）和ETS（c）的平均評(píng)分Fig.3 Variation of average values of BS（a），TS（b），and ETS（c）for rainstorm events in different tests from 2017 to 2019 in Jiangxi p rovince

綜上所述，頻率匹配訂正法通過對(duì)低（?。┝考?jí)降水應(yīng)用較低的訂正系數(shù)及在大量級(jí)降水上應(yīng)用較高的訂正系數(shù)，降低了模式預(yù)報(bào)小雨的空?qǐng)?bào)率、濕偏差及大雨、暴雨的漏報(bào)率、干偏差，對(duì)小雨、大雨、暴雨的預(yù)報(bào)技巧改進(jìn)明顯，降水面積更接近實(shí)況，同時(shí)也會(huì)加大中雨的空?qǐng)?bào)率，對(duì)中雨沒明顯的訂正能力。在4種計(jì)算降水預(yù)報(bào)和觀測頻率的方法中，準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均法的降水面積最接近實(shí)況，預(yù)報(bào)技巧最好。

2.2 分區(qū)試驗(yàn)

分區(qū)試驗(yàn)的小雨、中雨、大雨預(yù)報(bào)結(jié)果與不分區(qū)試驗(yàn)（2.1節(jié)中準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均試驗(yàn)）差別不大（圖略）。圖4為2017—2019年江西省汛期較大范圍暴雨過程（≥5站暴雨）的評(píng)分結(jié)果。從BS評(píng)分來看（圖4a），HD1 24—48 h略大于1.0、60 h接近1.0、72—84 h小于1.0，HD1F大部分預(yù)報(bào)時(shí)效略大于HD1并且略大于1.0，說明HD1F暴雨預(yù)報(bào)面積略大于實(shí)況，而HD1暴雨預(yù)報(bào)面積大于和小于實(shí)況的預(yù)報(bào)時(shí)效各占一半?？偟膩碚f，HD1、HD1F的BS評(píng)分均接近1.0，分區(qū)試驗(yàn)和不分區(qū)試驗(yàn)的暴雨預(yù)報(bào)面積均較接近實(shí)況。分區(qū)試驗(yàn)TS、ETS評(píng)分均大于不分區(qū)試驗(yàn)（圖4b和圖4c），這表明分區(qū)試驗(yàn)對(duì)大范圍暴雨的預(yù)報(bào)技巧比不分區(qū)更好。

圖4 2017—2019年江西省汛期暴雨BS（a）、TS（b）和ETS（c）的平均評(píng)分Fig.4 Variation of average values of BS（a），TS（b），and ETS（c）for rainstorm events in flood seasons from 2017 to 2019 in Jiangxi province

為了更細(xì)致地定量評(píng)估分區(qū)試驗(yàn)對(duì)模式預(yù)報(bào)好、一般、差的強(qiáng)降水過程的訂正能力，以TS評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算出訂正前TS為0（模式預(yù)報(bào)差）、0＜TS＜0.2（模式預(yù)報(bào)一般）和TS≥0.2（模式預(yù)報(bào)好）時(shí)訂正后TS評(píng)分高于訂正前的概率。統(tǒng)計(jì)了2017—2019年4—7月強(qiáng)降水過程，共選出52次（2017年12次，2018年14次，2019年26次），各預(yù)報(bào)時(shí)效共有299時(shí)次。由表2可知，分區(qū)訂正試驗(yàn)預(yù)報(bào)能力較訂正前差、相當(dāng)、好的概率分別為5%、43%、52%，對(duì)于模式預(yù)報(bào)效果差（TS=0）、一般（0＜TS＜0.2）、好（TS≥0.2）的強(qiáng)降水過程，分區(qū)訂正后改善概率分別為40.8%、89.1%和65.3%。這說明頻率匹配分區(qū)訂正試驗(yàn)對(duì)模式預(yù)報(bào)正技巧強(qiáng)降水過程的訂正能力大于模式預(yù)報(bào)無技巧的過程。

表2 江西省汛期暴雨分區(qū)試驗(yàn)對(duì)強(qiáng)降水過程的訂正效果Table 2 Correction capability for heavy precipitation process using zone-division tests in flood season in Jiangxi province

2.3 強(qiáng)降水預(yù)報(bào)個(gè)例分析

綜上所述，經(jīng)過準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均法分區(qū)頻率匹配訂正后，模式降水預(yù)報(bào)的各項(xiàng)評(píng)分均得到了明顯的提高。但這些評(píng)分是基于長時(shí)間平均的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)降水預(yù)報(bào)的評(píng)估還需要分析一些典型的強(qiáng)降水個(gè)例。本文選取2017年5月31日20時(shí)至6月1日08時(shí)（20170531）、2018年7月6日20時(shí)至7日08時(shí)（20180706）和2019年6月7日08時(shí)至7日20時(shí)（20190607），3次不同地區(qū)強(qiáng)降水個(gè)例對(duì)模式預(yù)報(bào)強(qiáng)降水的效果進(jìn)行評(píng)估。

2.3.1 20170531降水過程

2017年5月31日20時(shí)至6月1日08時(shí)（圖5a），江西省北部偏南地區(qū)出現(xiàn)了暴雨，有14個(gè)站降水量超過50 mm，最大值出現(xiàn)在宜春市東北部，達(dá)79 mm。

EC模式預(yù)報(bào)的雨區(qū)形態(tài)、位置與實(shí)況一致，但降水強(qiáng)度較實(shí)況?。▓D5b至圖5g）。5月30日20時(shí)起報(bào)EC、HD1分別有2個(gè)、5個(gè)站達(dá)暴雨標(biāo)準(zhǔn)，最大值出現(xiàn)在南昌市西北部，分別達(dá)50 mm 和66 mm；HD1F有7個(gè)站為暴雨，最大值為75 mm，位于九江市西部。5月31日08時(shí)起報(bào)EC、HD1、HD1F分別有9個(gè)、12個(gè)、12個(gè)站達(dá)暴雨標(biāo)準(zhǔn)，最大值均出現(xiàn)在南昌市中部，分別為68 mm、110 mm和85 mm。由此可見，HD1、HD1F在降水強(qiáng)度和暴雨面積上均大于訂正前，HD1只能調(diào)整降水強(qiáng)度而不能改變強(qiáng)降水中心的位置。HD1F通過分區(qū)訂正，既能調(diào)整降水強(qiáng)度，也能改變強(qiáng)降水中心位置，并且在暴雨面積和降水強(qiáng)度上更接近實(shí)況。在此次降水過程中，EC模式降水預(yù)報(bào)形態(tài)、位置與實(shí)況接近，但降水強(qiáng)度較實(shí)況小，訂正方法通過調(diào)整降水強(qiáng)度從而達(dá)到調(diào)整暴雨落區(qū)的目的，預(yù)報(bào)效果較好。

圖5 2017年5月31日20時(shí)至6月1日08時(shí)江西省降水實(shí)況（a）和5月30日20時(shí)EC（b）、HD1（c）、HD1F（d），31日08時(shí)EC（e）、HD1（f）、HD1F（g）起報(bào)對(duì)應(yīng)時(shí)段的降水預(yù)報(bào)Fig.5 Distribution of observed precipitation（a）from 20：00 on May 31 to 08：00 on June 1，2017，and the corresponding predicted precipitation w ith forecast starting time at 20：00 on M ay 30 usingmethods of EC（b），HD1（c），HD1F（d），and starting at 08：00 on May 31，2017，using methods of EC（e），HD1（f），and HD1F（g）in Jiangxi province

2.3.2 20180706降水過程

2018年7月6日20時(shí)至7日08時(shí)，江西省中部出現(xiàn)了暴雨，有9個(gè)站降水量超過50 mm，最大值出現(xiàn)在撫州中部，達(dá)113 mm（圖6 a）。7月6日20時(shí)（圖6b至圖6d）起報(bào)EC、HD1分別有9個(gè)、18個(gè)站達(dá)暴雨標(biāo)準(zhǔn)，最大值出現(xiàn)在撫州市北部，分別為239 mm和258 mm；HD1F有14個(gè)站為暴雨，最大值為155 mm，位于上饒市中部。7月7日08時(shí)（圖6e至圖6g）起報(bào)EC、HD1、HD1F分別有14個(gè)、23個(gè)、13個(gè)站達(dá)暴雨標(biāo)準(zhǔn)，最大值均出現(xiàn)在撫州北部，分別為232 mm、271 mm和159 mm。此次降水過程中，訂正前模式預(yù)報(bào)降水形態(tài)和實(shí)況接近，但其強(qiáng)度較實(shí)況偏大，位置較實(shí)況偏東北80 km 左右。HD1不能改變強(qiáng)降水中心的位置，且降水強(qiáng)度偏強(qiáng)、暴雨面積偏大的現(xiàn)象加重；HD1F通過不同分區(qū)使用不同的訂正系數(shù)減小撫州北部附近的降水量、增大撫州中南部的降水量，使降水強(qiáng)度和暴雨面積更接近實(shí)況。前文對(duì)降水預(yù)報(bào)和觀測的平均頻率統(tǒng)計(jì)也表明，大量級(jí)的降水預(yù)報(bào)頻率要小于觀測，一般應(yīng)用較高的訂正系數(shù)來增大降水量，從而減小暴雨預(yù)報(bào)的干偏差。因此，將訂正方法應(yīng)用于EC降水強(qiáng)度偏大的強(qiáng)降水過程，訂正后的濕偏差可能較訂正前更大，具體要根據(jù)滑動(dòng)計(jì)算的降水預(yù)報(bào)與實(shí)況平均頻率的差異來判斷。

圖6 2018年7月6日20時(shí)至7日08時(shí)江西省降水實(shí)況（a）和7月5日08時(shí)EC（b）、HD1（c）、HD1F（d），5日20時(shí)EC（e）、HD1（f）、HD1F（g）起報(bào)對(duì)應(yīng)時(shí)段的降水預(yù)報(bào)Fig.6 Distribution of observed precipitation（a）from 20：00 on July 6 to 08：00 on July 7，2018，and the corresponding predicted precipitation w ith forecast starting time at 08：00 on July 5 usingmethods of EC（b），HD1（c），HD1F（d），and starting at 20：00 on July 5，2018，usingmethods of EC（e），HD1（f），and HD1F（g）in Jiangxi province

2.3.3 20190607降水過程

2019年6月7日08時(shí)至7日20時(shí)（圖7a），江西省中南部出現(xiàn)了暴雨，有11個(gè)站降水量超過50 mm，最強(qiáng)降水位于吉安市北部，達(dá)98 mm。模式預(yù)報(bào)的強(qiáng)降水形態(tài)、強(qiáng)度、位置與實(shí)況均有較大的差異（圖7b至圖7g）。實(shí)況強(qiáng)降水呈西北—東南走向，預(yù)報(bào)降水呈東西向分布，預(yù)報(bào)降水強(qiáng)度整體較實(shí)況偏弱，位置較實(shí)況偏北近200 km。6日08時(shí)起報(bào)的EC、HD1、HD1F分別有1個(gè)、5個(gè)、12個(gè)站達(dá)暴雨標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別為120 mm、130 mm、132 mm，訂正前后降水最大值均大于實(shí)況，但訂正后HD1F的暴雨面積更接近實(shí)況。6日20時(shí)起報(bào)的EC、HD1、HD1F分別有3個(gè)、8個(gè)、10個(gè)站達(dá)暴雨標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別 為57 mm、91 mm、120 mm，訂正后的暴雨面積和最大值降水強(qiáng)度均較接近實(shí)況，特別是HD1F在萍鄉(xiāng)市南部出現(xiàn)一個(gè)暴雨點(diǎn)，表明此區(qū)域有出現(xiàn)暴雨的可能。此次降水過程中，EC降水形狀、位置、強(qiáng)度與實(shí)況均有較大差異，訂正后的暴雨面積接近實(shí)況，但位置差異不大。

圖7 2019年6月7日8時(shí)至7日20時(shí)江西省降水實(shí)況（a）和6月6日08時(shí)EC（b）、HD1（c）、HD1F（d）、6日20時(shí)EC（e）、HD1（f）、HD1F（g）起報(bào)對(duì)應(yīng)時(shí)段的降水預(yù)報(bào)Fig.7 Distribution of observed precipitation（a）from 08：00 to 20：00 on June 7，2019，and the corresponding predicted precipitation w ith forecast starting time at 08：00 on June 6 usingmethods of EC（b），HD1（c），HD1F（d），and starting at 20：00 on June 6，2019，using m ethods of EC（e），HD1（f），and HD1F（g）in Jiangxi p rovince

3 結(jié)論與討論

（1）頻率匹配法降低了模式預(yù)報(bào)小雨的空?qǐng)?bào)率和大雨、暴雨的漏報(bào)率，對(duì)小雨、大雨、暴雨的預(yù)報(bào)效果改進(jìn)明顯，降水面積更接近實(shí)況，同時(shí)也加大了中雨的空?qǐng)?bào)率，對(duì)中雨沒有明顯的訂正能力。在4種降水頻率統(tǒng)計(jì)方法中，準(zhǔn)對(duì)稱滑動(dòng)平均法的降水面積最接近實(shí)況，預(yù)報(bào)技巧最好。

（2）基于江西省暴雨氣候特征的頻率匹配分區(qū)試驗(yàn)對(duì)強(qiáng)降水過程的預(yù)報(bào)比不分區(qū)試驗(yàn)效果更好，該試驗(yàn)對(duì)模式預(yù)報(bào)正技巧強(qiáng)降水過程的訂正能力大于模式預(yù)報(bào)無技巧的過程。分區(qū)試驗(yàn)預(yù)報(bào)能力較訂正前差、相當(dāng)、好的概率分別為5%、43%、52%，對(duì)于模式預(yù)報(bào)效果差（TS=0）、一般（0＜TS＜0.2）、好（TS≥0.2）的強(qiáng)降水過程，分區(qū)訂正后改善概率分別為40.8%、89.1%和65.3%。（3）分區(qū)訂正后強(qiáng)降水面積更加接近實(shí)況，但強(qiáng)降水落區(qū)不能得到明顯的改善。訂正方法對(duì)于模式預(yù)報(bào)的強(qiáng)降水形態(tài)、位置與實(shí)況一致的降水過程，效果較好；對(duì)于模式預(yù)報(bào)的強(qiáng)降水形態(tài)、位置與實(shí)況有較大偏差的降水過程，效果較差。（4）一般而言，降水偏差會(huì)隨具體天氣過程的不同而不同。本文僅根據(jù)江西省汛期暴雨氣候特征進(jìn)行分區(qū)，未通過區(qū)分天氣過程，進(jìn)行降水預(yù)報(bào)統(tǒng)計(jì)和觀測頻率及分區(qū)，這有待于進(jìn)一步開展研究。