寶坻區氣溫特殊性分析及最高、最低氣溫預報方法研究

張 輝，孫 敬，徐慶恒

(天津市寶坻區氣象局 天津 301800)

0 引 言

隨著社會經濟的發展和生活水平的提高，人們對氣溫預報的準確性和精細化提出了更高的要求，特別是極端氣溫的預報是否準確、及時，直接影響到人們的生產生活。氣溫不但對干旱、霜凍、大霧等災害天氣的發生有著重要影響，[1]而且是農林牧漁等部門判斷災害的重要指標，高溫低溫預警、醫療氣象指數、生活服務指數、舒適度等公共預報服務項目也都需要準確而且精細的溫度預報作為基礎。[2-3]天津市寶坻區大部分鄉鎮以農業生產為主，溫度變化對農作物長勢及產量有著重要影響，同時也關系到人們的正常生產生活，群眾對本區溫度預報的準確性提出了更高的要求。但寶坻區的氣候特點決定其氣溫具有一定的特殊性，增加了溫度預報的難度。而寶坻區氣象局溫度預報尚處于薄弱階段，對數值預報產品的使用及 各要素對溫度的影響值尚靠經驗判定，未有明確的訂正數值概念。

為了滿足本區群眾對溫度預報服務的需求，同時提高預報人員溫度預報的準確率，開展了寶坻區最高、最低氣溫預報方法研究。

1 研究資料與方法

收集本區內各區域自動站5年間(2009—2013年)的逐日最高、最低氣溫資料，聯系取得周邊臺站 30年的自動站各月平均最高、最低氣溫資料，分別與寶坻區氣象局觀測站對應的最高、最低氣溫進行對比，分析該站氣溫特殊性并找出其相關性。

運用統計分析方法，統計寶坻區氣象局觀測站 2013年3月～2014年 2月的歐洲中心 850,hpa溫度預報(20時起報24小時預報值)，歐洲細網格 2,m 溫度(20時起報 05時和14時)資料，天津 WRF單站氣溫預報，以及該站逐日最高、最低氣溫實況，分析相關性，選取相關性最好的資料計算關系方程，統計分析近年來該站逐日氣象要素(云量，8,h和14,h風向風速)，計算出寶坻區上述影響要素對溫度變化的貢獻值，綜合各項結果研究寶坻區氣溫預報方法，開發氣溫預報訂正程序。

2 寶坻區鄉鎮自動氣象站2009—2013年平均最高、最低氣溫分析

綜合分析圖1、2，自寶坻區區域站建成以來(2009—2013年)，寶坻區氣象局觀測站多年平均日最高、最低氣溫較該區其他自動站均偏低，其中最低氣溫除與大鐘莊鎮相同外，較其他鄉鎮明顯偏低，為寶坻區鄉鎮精細化預報提供了有力的依據。

圖1 寶坻區2009—2013年鎮街區域自動站平均高氣溫Fig.1 Overview of average Max.temperatures from regional automatic stations in Baodi District during 2009—2013

圖2 寶坻區2009—2013年鎮街區域自動站平均最低氣溫Fig.2 Overview of average Min.temperatures from regional automatic stations in Baodi District during 2009—2013

3 寶坻區與周邊區縣(薊縣、武清、寧河)30年(1981—2010年)逐月平均最高、最低氣溫比較分析

圖3 寶坻、薊縣、武清、寧河 1981—2010年逐月平均最高氣溫Fig.3 Average Max.temperatures month by month in Baodi District, Ji County, Wuqing District and Ninghe County during 1981—2010

由圖 3可知，寶坻區氣象局觀測站歷年逐月平均最高氣溫與周邊各站差別不大，與薊縣基本一致。由圖 4可知，該站歷年逐月平均最低氣溫較周邊地區均偏低 1,℃以上，其中與薊縣相關性最為顯著，相關系數接近 1，各月偏差穩定保持在偏低 1.5 ℃左右。由此可知，寶坻區最高氣溫較周邊臺站無顯著特征，最低氣溫較周邊臺站偏低且平均最低與薊縣保持穩定的差值關系。通過比較 2013年該站逐日最高、最低氣溫與薊縣實況分析得出，剔除明顯天氣過程(強冷空氣、強對流)，該站日最高氣溫與薊縣基本一致，日最低氣溫較薊縣平均偏低2 ℃左右，最高、最低氣溫預報均可參考薊縣預報結果。

圖4 寶坻、薊縣、武清、寧河 1981—2010年逐月平均最低氣溫Fig.4 Average Min.temperatures month by month in Baodi District, Ji County.Wuqing District and Ninghe County during 1981—2010

4 本地云量與風對最高、最低氣溫變化的貢獻量分析

本地預報員總結分析了寶坻區氣象局觀測站近 3年的逐日8,h及14,h天空狀況、風向風速。在剔除強冷空氣過程中實況氣溫資料的前提下，以月為單位，云量影響分析結果為：以晴(晴間多云，云量0～2)時最高、最低氣溫為基礎，多云(中低云 3～7，高云 3～10)天氣最高氣溫較月內晴天平均降低約1.5 ℃，最低氣溫平均升高約 1.8 ℃，陰天(中低云 8～10，含微量降水)時最高氣溫較晴天平均降低約4 ℃，最低氣溫平均升高約 3.5 ℃。風向風速影響分析結果為：經統計資料分析，本地區風速小于 4,m/s，主要風向為偏東風與偏西風時，對氣溫變化影響不大，偏北風比偏南風使最高和最低氣溫均平均下降約 1 ℃，風速 4～10,m/s時影響較大，相對比靜風時使最高氣溫平均下降1.8 ℃，使最低氣溫平均升高約 2.0 ℃。風速大于10,m/s時，由于天數較少，局地性較強，暫不做分析。

5 2013年 3月～2014年 2月寶坻區氣象局觀測站實況日最高最低、氣溫與該站常用預報產品相關性分析

寶坻區氣象局觀測站常用氣溫預報產品為歐洲中心850,hpa 20時氣溫預報產品、歐洲細網格2,m 05時及14時溫度預報產品、天津 WRF單站氣溫預報。分別選取上述產品2013年 3月～2014年 2月的日資料，與該站實況做相關性分析。

由表 1得出，歐洲細網格 2,m溫度預報產品與該站實況顯著相關，經統計分析，除遇極端天氣過程(強對流、強冷空氣等)需預報員結合經驗綜合考慮外，其余時段可依據數據分析得出的相應關系方程：

其中：Tmax為日最高氣溫預報值，Tmin為日最低氣溫預報值，T05時為歐洲細網格 2,m 溫度 20時起報 05時預報值，T14時為歐洲細網格2米溫度20時起報14時預報值。

表1 寶坻區氣象局觀測站常用氣象預報產品2013年3月～2014年 2月的日資料與該站實況日資料相關性分析Tab.1 Correlation analysis between day data of commonly used weather forecast products in Baodi District observation station and realtime day data used in the station from Mar.2013 to Feb.2014

圖5 寶坻氣象臺溫度訂正程序示意圖Fig.5 Schematic diagram of the temperature correction program used in Baodi District meteorological observatory

將上述關系方程錄入寶坻氣象臺溫度訂正程序(見圖5)，通過錄入EC 2,m 05時和14時的氣溫預報值，計算得出結果，綜合各種數值預報產品，得出最高、最低氣溫預報參考值。隨著分析數值預報產品的不斷增多，資料的不斷累積，爭取建立集合多種數值預報產品的關系方程，不斷升級程序，提升預報準確率。

6 結 語

寶坻區的氣溫特殊性在于區氣象局觀測站日最高、最低氣溫較區內其他鄉鎮均偏低，其中最低氣溫明顯偏低。該站最高氣溫與周邊區縣站基本一致，最低氣溫全年各月均較周邊區縣站偏低，其中與薊縣差值關系穩定，無明顯天氣過程時平均偏低 2 ℃。氣溫預報結論可參考薊縣預報結果。經統計分析，目前已計算出云量、風向風速對寶坻區氣溫變化的平均貢獻量，預報人員能夠結合該地實際與周邊臺站預報結果，綜合運用比較法、統計法以及數值預報結果，最終得出更為準確的最高、最低氣溫預報結果。經過相關性分析，歐洲細網格 2,m溫度預報(05時、14時)預報值與寶坻區氣象局觀測站最低、最高氣溫實況值相關性較好，除遇極端天氣過程(強對流、強冷空氣)需預報員綜合考慮外，其余時段可參考關系方程計算結果。■

［1］盛裴軒，毛節泰，李建國，等.大氣物理學[M].北京：北京大學出版社，2003.

［2］胡玉榮.新形勢下氣象科技服務發展的思考[J].氣象軟科學，2008，1(3)：20-24.

［3］魏秀蘭，候艷麗，孔凡中.菏澤市氣溫精細化預報[J].山東氣象，2004，24(96)：45.