1 天气气候概况

2014年9—11月，全国平均降水量为134.6 mm，较常年同期(119.8 mm)偏多12.4%。从空间分布看，内蒙古大部、华北、黄淮、江淮、江汉、江南北部、西南地区东部、西北地区东部、青海大部和新疆中北部等地降水偏多2~5成，局部地区偏多5成以上；东北中南部、长江中下游及其以南地区、西南地区西部、新疆南部和甘肃北部等地降水偏少2~5成，部分地区偏少8成以上。

9—11月，全国平均气温为10.7℃，较常年同期(9.9℃)偏高0.8℃。从空间分布看，除新疆局部地区偏低0.5℃以上外，全国其余大部分地区气温接近常年同期或偏高，其中，东北中部、内蒙古中西部、青海大部、四川北部、西藏西北部以及长江以南大部分地区气温偏高1~2℃。

9月台风海鸥和凤凰先后登陆我国，“海鸥”以台风级别4次登陆，“凤凰”5次登陆，历史少见。10月，我国中东部出现4次大范围雾霾天气，大部地区霾日数在5 d以上，其中，10月7—11日，华北、黄淮等地出现持续性雾霾天气，程度最为严重。

2 资料

本文所用资料为2014年9—11月T639、ECMWF(简称EC)及JP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3个模式的500 hPa高度和风、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°。T639、EC和JP模式预报的西太平洋副热带高压(以下简称副高)脊线和西伸脊点根据各自的500 hPa高度场和风场预报计算得到。

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；蔡芗宁，2013；符娇兰，2012；周宁芳，2011)。图 1给出的是2014年9—11月3个模式对西风指数不同时效预报场与零场的相关系数，144 h时效内3个模式的预报场与零场的相关系数均大于0.75，对大尺度环流预报的差异不大；随着预报时效的延长，各家模式误差均增大，但EC模式在168 h内，预报场与零场的相关系数均在0.80以上，明显优于JP和T639模式。

图 2为T639、EC和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3个模式的零场发现，9月下旬西风指数经历了一次明显的下调过程，对应一次中等强度冷空气过程。东北地区最低气温和降温幅度达到寒潮标准，其中9月30日最低气温全国有59个站超过历史极值。10月，西风指数有两次明显调整过程，分别对应10月11—13日的弱冷空气过程和10月25—27日的中等强度冷空气过程。10月西风指数较长时间维持在高指数阶段，冷空气势力偏弱，有利静稳天气发展，我国中东部出现了4次大范围雾霾天气(7—11、17—20、22—25和29—31日)。11月上旬有一次明显的西风指数高低转换，对应一次冷空气过程，但中旬和下旬西风指数波动幅度仍较小，冷空气势力仍然偏弱。EC模式对于西风指数的波动预报与其零场成同位相变化，偏差较小，预报效果最好，JP模式次之，T639模式对11月上旬的冷空气预报与零场存在较大偏差。

总体上，对大尺度环流势演变和调整的预报，3个模式均表现出一定的中期预报能力，但EC模式明显优于JP和T639模式，对于中高纬环流的小幅调整有更为准确的反映；随着预报时效的延长，各家模式预报均趋于不稳定。

3.2 西太平洋副高预报检验

秋季是我国由盛行夏季风向冬季风转换的季节，而副高是影响我国的主要天气系统之一，其位置和强度的变化不仅是影响我国强降雨带及气温分布的重要因素，也能反映出季节转换的特点。因此，中期数值预报模式对副高的预报能力是衡量该模式对我国天气预报性能好坏的重要标志之一。

选取不同模式的120°E副高脊线位置进行比较(图 3，当副高主体偏东、未达到120°E时，以0代替)，2014年9月上旬和中旬，副高脊线位于26°N附近，副高西侧的偏南气流有利于水汽的输送，导致华西地区、黄淮大部、华北西南部等地出现持续降雨过程，9月9—18日，华西、黄淮大部、华北西南部等地累计降水量一般有50~200 mm，陕西南部、四川东北部等地有200~250 mm，局部超过250 mm，普遍比常年同期偏多2倍以上。9月下旬至10月中旬副高脊线南北摆动较大。10月下旬副高又北抬至23°N附近，出现了秋雨期内第二个降雨峰值。11月冷空气势力较前期加强，副高脊线南落至18°N附近，江南地区大部、华南地区西部降水量在50 mm以上，普遍较常年同期偏多2成至1倍，西南地区东部多阴雨寡照天气，降水日数达15~25 d。EC和T639模式对于120°E副高脊线的位置都有较好的预报能力，EC模式比T639模式偏差小，预报与实况更加吻合；但两家模式在个别时间点均偏差较大。

为了进一步检验副高的演变，选取3个模式对副高西伸脊点的预报进行比较。如图 4所示，EC模式对副高西脊点的预报存在整体上略偏东的系统性偏差；T639和JP模式预报的偏差不稳定，在9月上旬和中旬预报场较零场偏东，9月下旬至11月较零场整体上偏西。

3.3 850 hPa温度变化趋势的预报检验

为了解各模式对850 hPa温度的预报性能，选取了40°N、117.5°E和25°N、115°E两个站点分别代表北方和南方地区，检验T639、EC、JP模式对850 hPa温度变化趋势的中期预报能力。

从9—11月的温度变化趋势来看(图 5)，北方地区气温变化频繁，变化幅度较大；南方地区气温变化幅度相对缓和。3个模式对南、北方代表站点的气温变化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，EC模式对北方站点预报较零场的偏差倾向不确定，JP模式的预报整体上较零场偏高；对于南方代表站点，T639模式在9、10月预报较零场整体上偏低，EC模式9月预报较好，10、11月预报较零场整体上偏高，JP模式的预报较零场总体偏高。整体来看，3个模式对我国南方和北方850 hPa温度变化趋势均有较好的预报能力，但对北方站点的预报偏差明显大于南方站点；3个模式中EC模式120 h预报效果最好，偏差最小，但在10、11月对南方预报存在系统性偏差。

3.4 台风的预报能力检验

2014年9—11月在西北太平洋和南海上共有8个台风生成，其中有2个在我国登陆：1415号台风海鸥和1416号台风凤凰，其中，台风凤凰5次登陆，历史少见，具有移动速度缓慢、登陆次数多、登陆后强度维持时间较长等特点。本文以“凤凰”为例，选取9月20日20时、21日20时和22日20时3个时次的海平面气压场零场及120 h预报场，对比分析T639、EC及JP模式对台风路径和强度的中期预报能力。

分析3个模式的零场(图 6)，20日20时“凤凰”位于台湾省以南的南海东北部海面上，中心气压为982 hPa，强度为强热带风暴；在登陆台湾省恒春半岛南部沿海后，21日20时“凤凰”位于台湾东部沿海，随后北上，在台湾省宜兰县与新北市交界附近沿海登陆，并于22日20时逼近浙江，登陆浙江省象山县鹤浦镇沿海，之后减弱为热带风暴，并于23日10时45分前后在上海市奉贤区海湾镇沿海第五次登陆。受其影响，浙江、福建、上海等地出现大到暴雨，局部出现大暴雨；浙江、福建、上海及广东、江西、安徽南部等地部分地区出现7~8级瞬时大风，浙江东部沿海、福建中北部沿海等地达9~12级。EC模式海平面气压场的120 h预报具有较好的参考价值，20日预报的中心位置较零场偏北约2个纬距，21日预报与零场差异偏大，22日预报中心位置较零场偏东约5个经距，但低压中心强度与实况接近；T639和JP模式120 h预报场与零场差异较大，对台风中心位置的预报较零场显著偏东。

3.5 雾霾预报检验

2014年10月，我国中东部出现4次大范围雾霾天气，大部地区雾霾日数在5 d以上，其中，10月7—11日，北京、天津、河北中南部和东北部、山西南部、陕西关中等地的部分地区持续出现中度至重度雾霾，影响面积约39万km²，其中重度雾霾覆盖范围11.6万km²。华北、黄淮等地维持静稳天气，大气水平和垂直扩散条件均较差，近地面的弱南风和高湿条件等气象条件是导致上述地区雾霾天气持续发展的主要原因之一。选取10月7日20时、9日20时和11日20时3个时次的海平面气压场零场及120 h预报场，对比分析EC和T639模式对雾霾天气开始、发展和结束的中期预报能力。

10月7日夜间开始，华北、黄淮地区处于均压场控制，天气形势静稳，对比分析模式的零场和120 h预报场(图 7)，T639和EC模式均预报出10月7日20时中东部处于均压场控制，T639模式的预报场与零场更加接近；10月9日20时，华北、黄淮等地维持均压场控制，EC模式对位于新疆北部的冷空气前沿的预报与零场一致，T639模式预报与实况差异较大；10月11日20时冷空气开始影响华北西部，雾霾逐渐被驱散，EC模式对冷锋的预报与零场基本一致，T639模式120 h预报较零场偏慢。整体而言，两家模式对雾霾天气均有较好的中期预报能力，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。

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) 3个模式在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，EC模式预报最接近零场，日本和T639模式次之。

(2) 对于副高脊线的位置，EC和T639模式都有较好的预报能力，EC模式比T639模式偏差小，预报与零场更加吻合，EC模式对副高西脊点的预报存在略偏东的系统性预报偏差。

(3) 对于850 hPa温度预报，3个模式对我国南方和北方850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力，但对北方站点的预报偏差明显大于南方站点；3个模式中EC模式的120 h预报效果最好，偏差最小，但在10、11月对南方预报存在系统性偏低的误差。

(4) EC模式对1416号台风凤凰的120 h预报具有较好的参考价值，T639和JP模式120 h预报场与零场差异较大，对台风中心位置的预报较零场显著偏东。

(5) T639和EC模式对雾霾天气均有较好的中期预报能力，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。