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1、Ξ短期气候预测的评估问题王绍武朱锦红(北京大学地球物理系,北京100871)提要该文系统地介绍了国内外评估月、季尺度短期气候预测结果的方法,比较了相关系数(R)、预报技巧分(S)和准确率(P)的特点,并对当前国内外气候预测业务水平进行了分析,着重对大气环流、气温、降水及ENSO的预测水平进行了评估,指出国内外月、季尺度的降水预报的水平目前在55%～60%左右,对ENSO的发生、结束和强度的预报水平有限.文中探讨了短期气候预测的可预报性问题,提出月、季尺度气候预测的可预报性的理论上限可能为6～12月,准确率在80%
2、～85%之间.关键词:短期气候预测评估当前短期气候预测水平可预报性引言短期气候预测,通常指月、季尺度的预测,有时也包括年度预测.但这里所谓年度预测主要不是指对分辨率为年的序列用统计方法作下一年预测,而是指以3个月为季,提前4个季的预测.例如,美国气候预测中心(CPC)就建立了这种预测业务.因此,可以说短期气候预测主要是月、季尺度预测.由于逐日天气预报的可预报性为两周,所以短期气候预测的对象是气候,即天气的平均值,如月或季平均气温、总降水量或500hPa高度.因为气候预测时间长,包括了气候的季节变化,所以一般预报距
3、平.但是用不同时段计算的多年平均值不同,根据世界气象组织(WMO)建议,目前采用1961～1990年平均作为多年平均.由于气候的20～30年振荡很强,因此,30年是一个比较合适的时间尺度.用最近的30年是适应气候变化的,例如近年来气候变暖,如果用本世纪初1901～1930年作平均,则近年来多为正距平,短期气候异常的判断就受到气候变化的干扰.另外用最近30年的平均有利于使用新资料,如卫星资料只有近期的,不可能用早期作多年平均.但是计算多年平均的时段也要保持相对稳定,以免造成预报业务及研究工作的混乱.历史上曾经用19
4、01～1930年、1931～1960年、1951～1980年,90年代之后统一采用1961～1990年作多年平均.月平均一般指日历的月,1～12月,季则不只限于气候上的季,如春(3～5月)、夏(6～8月)、秋(9～11月)、冬(12月至翌年2月),也可以作4～6月、5～7月等3个月平均预报,我国的季度预测目前以汛期降水预测为主.Ξ本文得到“九五”国家攻关课题《我国短期气候预测系统的研究》962908204201专题资助.1999210206收到,2000201207收到修改稿.©1994-2013ChinaAca
5、demicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.c短期气候预测的评估方法1目前国际上采用的评估方法主要有相关系数(R)与技巧分(S)两种,有时也用预报准确率(P).我国设计了自己的评分公式,近年来也开始采用R、S国对此作了详细分析1.(1)相关系数两种评分,陈桂英与赵振R是广泛应用的评估方法,特别对于数字化的预报量场,如北半球500hPa月平均高度距平等,就经常计算预报距平与观测距平之间的相关系数.对于月预报,通常认为相关系数平
6、均达到0.5,是业务预报的最低标准.相关系数的特点是对大的距平比较敏感.例如一共有20个站,有19个站气温距平在±0.2℃之内预报完全正确,而有一个站距平为+1.0℃,但报-1.0℃,则可能完全抵消正确的预报,使相关系数成为负值.实际情况不会这样突出,但这个例子足以说明相关系数对大距平预报正确程度的敏感性.关于相关系数的另一个问题是整个场距平平均问题.因为在计算两个场(预报场和观测场)的相关系数时,先要对每个场各自求平均,然后再各自对其平均求距平,计算相关系数.如果实际情况是全国降水偏多,且南方偏多的多,北方偏多
7、的少,但预报为全国降水偏少,且南方偏少的少,北方偏少的多.可能作出来的两张距平分布图是类似的,相关系数可能为正,但实际报的趋势却不对,当然,实际上也不会如此.不过这个例子说明,对一个预报场进行检查,计算相关系数时,重点考虑的是预报量距平的分布.由于对500hPa月平均高度很少会计算出整个场为正距平或负距平,所以检查高度场预报时多采用相关系数,而对一个区域的气温或降水量预报检查时多用技巧分.应用相关系数检查一个序列如Ninζo3SST的预报时,由于预报量本身持续性很大,因此相关系数较高,但是这并不真正代表预报水平,
8、这个问题将在下面ENSO预报一节中讨论.(2)预报技巧分美国是最早应用技巧分来检查业务预报的国家.通常用的公式为:P-CS=N-C其中N为预报总次数,P为预测正确的次数,C为气候预测或随机预测正确次数.例如总预测次数为100次,预报对象分3级,每级概率均为1/3,“气候”预测每年均报正常,则必然有33.3次预报正确.这没有任何意义,所以一般均与随机预报比较.即假定预报的1
