WRF-EC與WRF-GFS 預(yù)報在具有高度可比性的同時也存在一定的差異.通過研究發(fā)現(xiàn)，ECMWF-HRES氣象產(chǎn)品適合作為氣象初 始條件和邊界條件用于開展空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報，為空氣質(zhì)量預(yù)報提供了新的客觀預(yù)報.在日常業(yè)務(wù)應(yīng)用時 充分掌握各家氣象預(yù)報系統(tǒng)預(yù)報規(guī)律，綜合研判以客觀預(yù)報輔助主觀預(yù)報得出預(yù)報結(jié)果.

WRF模型使用：

（1）對比了WRF-EC與WRF-GFS 的預(yù)報效果。

摘要

利用歐洲中期天氣預(yù)報中心高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)（ECMWF-HRES），采用與北京市多模式空氣預(yù)報平臺中氣象預(yù)報系統(tǒng)（WRF GFS）相同的WRF版本、區(qū)域設(shè)置及物理化學(xué)方案等，建立WRF-EC氣象預(yù)報系統(tǒng)，并評估WRF-EC和WRF-GFS氣象預(yù)報系統(tǒng)對2022年北京 地區(qū)與PM2.5 污染相關(guān)的關(guān)鍵氣象要素的預(yù)報效果.結(jié)果顯示：WRF-EC對2022年北京地區(qū)氣溫、相對濕度和風(fēng)速風(fēng)向具有良好的預(yù)報準(zhǔn)確 性，其性能與WRF-GFS具有高度可比性的同時也存在一定的差異，能夠彌補(bǔ)WRF-GFS對相對濕度的低估，同時風(fēng)速的高估現(xiàn)象也有一定改 善.兩種預(yù)報系統(tǒng)對偏南風(fēng)預(yù)報的差異主要表現(xiàn)在WRF-EC對東南風(fēng)頻率預(yù)報較觀測偏多2.4%，而WRF-GFS則是對東南風(fēng)和南風(fēng)頻率預(yù)報 偏多4.2%，WRF-EC對不同風(fēng)向上相對濕度的預(yù)報較WRF-GFS更接近觀測，對東風(fēng)和偏南風(fēng)風(fēng)向時風(fēng)速的高估改善較其他風(fēng)向明顯.針對 PM2.5 污染過程，兩種預(yù)報系統(tǒng)對不同要素的預(yù)報效果均略差于全年，WRF-EC氣象預(yù)報系統(tǒng)提供的氣象要素預(yù)報一定程度上可以修正WRF GFS在PM2.5 污染過程的氣象偏差.WRF-EC在污染起始階段（S1）和持續(xù)時段（S2）氣象要素預(yù)報效果方面優(yōu)于WRF-GFS，WRF-GFS則在清除 時段（S3）表現(xiàn)更優(yōu).

研究方法

NCEP-GFS數(shù)據(jù) 北京市多模式空氣預(yù)報平臺中的氣象預(yù)報系統(tǒng)初始邊界條件采用的NCEP-GFS 為公開發(fā)布的氣象預(yù)報背景場，時間間隔為24 h，空間分辨率為0.5°×0.5°，垂直方向分為33層氣壓層。

ECMWF-HERS數(shù)據(jù) ECMWF-HERS預(yù)報數(shù)據(jù)通過采購方式獲得，時間分辨率為前144 h為3 h間 隔，144 h后為6 h間隔，驅(qū)動WRF的背景場數(shù)據(jù)的時間間隔定為6 h，空間分辨率為0.1°×0.1°。

研究結(jié)果

研究結(jié)論

1）在地面氣溫上，兩種預(yù)報系統(tǒng)均具有較高的水平，不同類型站點(diǎn)24 h預(yù)報的R大于0.9，能夠為業(yè)務(wù)化 預(yù)報提供參考.WRF-EC對相對濕度的預(yù)報效果好于WRF-GFS，表現(xiàn)為R明顯提升，MB和RMSE減小，兩種 預(yù)報系統(tǒng)對相對濕度均有低估現(xiàn)象，WRF-GFS較WRF-EC平均低了10.5%，且兩種預(yù)報系統(tǒng)均為白天預(yù)報 效果好于夜間.兩種預(yù)報系統(tǒng)對風(fēng)速均有高估現(xiàn)象，白天預(yù)報效果好于夜間，WRF-EC預(yù)報效果在春、夏、秋 季好于WRF-GFS，冬季則是WRF-GFS表現(xiàn)更優(yōu).

2）兩種預(yù)報系統(tǒng)對2022年北京地區(qū)主導(dǎo)的偏北風(fēng)頻率預(yù)報與觀測相當(dāng)， 均是對北風(fēng)頻率預(yù)報偏多， 東北風(fēng)頻率預(yù)報偏少，其中，WRF-EC對東北風(fēng)頻率預(yù)報較WRF-GFS少2.2%；對偏南風(fēng)頻率預(yù)報WRF-EC和 WRF-GFS較觀測分別偏高1.6%和2.5%，差異主要體現(xiàn)在對南風(fēng)頻率預(yù)報上.對相對濕度預(yù)報均偏低，WRF EC各風(fēng)向上相對濕度預(yù)報更接近觀測，較WRF-GFS高4.0%~11.6%. WRF-EC和WRF-GFS對不同風(fēng)向風(fēng)速 預(yù)報偏高率分別處于26.7%~49.4%和22.9%~57.5%范圍內(nèi)， WRF-EC較WRF-GFS對東風(fēng)和偏南風(fēng)風(fēng)向時 風(fēng)速的高估改善明顯.

3）在PM2.5 污染過程期間各要素預(yù)報方面， 兩種預(yù)報系統(tǒng)各有優(yōu)劣， WRF-EC能彌補(bǔ)污染過程期間對 高相對濕度的低估現(xiàn)象，對冬季污染過程期間冷空氣強(qiáng)度預(yù)報弱于WRF-GFS，與觀測更為接近，對污染過程 期間風(fēng)速的高估也有一定的改善.針對污染過程不同階段的預(yù)報，地面氣溫不同階段R均大于0.90，WRF EC低估，WRF-GFS更能接近觀測.WRF-EC在S1和S2階段對相對濕度的預(yù)報效果好于S3階段，WRF-GFS則 相反，在S3階段表現(xiàn)最優(yōu)，兩種預(yù)報系統(tǒng)對風(fēng)速的預(yù)報均為S3階段效果優(yōu)于S1和S2階段. WRF-EC的建立為區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)報和空氣污染預(yù)警提供了新的客觀預(yù)報模式，WRF-EC與WRF-GFS 預(yù)報在具有高度可比性的同時也存在一定的差異.通過研究發(fā)現(xiàn)，ECMWF-HRES氣象產(chǎn)品適合作為氣象初 始條件和邊界條件用于開展空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報，為空氣質(zhì)量預(yù)報提供了新的客觀預(yù)報.在日常業(yè)務(wù)應(yīng)用時 充分掌握各家氣象預(yù)報系統(tǒng)預(yù)報規(guī)律，綜合研判以客觀預(yù)報輔助主觀預(yù)報得出預(yù)報結(jié)果.