关键词:
气温预报
ECMWF
机器学习
LightGBM
预报效果评估
摘要:
为进一步提高站点气温的预报精度,增强对极端气温的预报能力,本研究利用2017-2019年江西省91个国家站地面观测数据和ECMWF模式高空和地面预报数据,基于LightGBM机器学习算法和MOS预报框架,建立了江西省24 h国家站日最高(低)气温预报模型。2020年评估结果表明:LightGBM模型日最高(低)气温预报和观测变化趋势一致,年平均预报效果优于ECMWF、CMA-SH9、CMA-GFS三家数值模式、RF和SVM两种机器学习产品以及主观订正产品。从预报误差的时空分布来看,模型冬、春季日最高(低)气温预报误差略大于夏、秋季;日最高气温预报误差呈现“南大北小、周边大于中心”的空间分布特征,日最低气温则与之大致相反。从重要天气过程来看,在高温过程中,LightGBM模型在七种产品中预报效果最优;在强冷空气过程中,LightGBM模型预报效果仍优于三家数值模式产品和另外两种机器学习模型,但日最低气温预报效果不如主观订正产品。针对强冷空气过程中低温预报误差进行简单经验订正后,模型低温预报效果与主观订正产品接近。模型重要性分析显示临近地面观测特征对模型建立也有较大贡献,该结果可以为模式改进和气温预报产品研发提供参考。目前,LightGBM模型气温预报产品已应用于江西省气象业务。