思南縣各鄉鎮氣溫分析及氣溫預報訂正方法研究

周繼先,聶　云

(1.貴州省思南縣氣象局,貴州　思南　565100；2.貴州省黔東南自治州氣象臺，貴州　凱里　556000)

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思南縣各鄉鎮氣溫分析及氣溫預報訂正方法研究

周繼先1,聶云2

(1.貴州省思南縣氣象局,貴州思南565100；2.貴州省黔東南自治州氣象臺，貴州凱里556000)

利用思南縣2010—2014年25個鄉鎮區域自動站和思南國家站氣溫資料，統計分析發現：思南縣各鄉鎮氣溫分布主要呈現自南向北遞減趨勢，各鄉鎮區域站與思南國家站觀測的平均、最高及最低氣溫存在明顯差異, 且隨著季節變化差異有所不同,各鄉鎮區域站與思南國家站觀測氣溫的差值絕對值最大值均大于2.0 ℃。本文結合思南縣25個鄉鎮區域自動站和思南國家站的氣溫數據及地理分布，選取數據最為完整的思南國家站作為代表站，利用最小二乘法得出各鄉鎮觀測站點與思南國家站氣溫關系式，建立預報方法。經檢驗,預報效果總體較好，對思南各鄉鎮氣溫預報有較好的指導意義。

氣溫分析；氣溫預報；訂正方法；鄉鎮

1　引言

空氣溫度是我們日常天氣預報中的重要天氣要素，也是老百姓最為關心的天氣要素之一[1]。經濟社會的快速發展對天氣預報的精度要求越來越高，對氣象服務精細化的需求較之以往更加豐富具體，因而天氣預報的制作與發布正向精細化的方向拓展和延伸，鄉鎮氣溫的準確預報成為當前預報的重點。目前，國內外許多氣象專家和學者對精細化天氣預報的研究非常重視[2-4]，并提出很多精細化數值預報模型，但效果并不明顯。據有關研究表明，精細化預報的統計學方法預報準確率高于數值模式直接輸出的結果[5]。

隨著氣象現代化的快速發展，思南縣各鄉鎮區域站點覆蓋率達100%，思南縣氣象臺逐步開展鄉鎮精細化天氣預報的制作與發布；由于從事預報服務工作的人員大多沒有較扎實的預報理論基礎，使鄉鎮精細化天氣預報的準確率不能滿足社會公眾的需求，因此，對如何提高思南縣鄉鎮精細化天氣預報準確率進行分析和探討很有必要。

本文運用2010年1月—2014年7月思南國家站和25個區域自動站地面氣象觀測資料，對各鄉鎮區域站氣溫資料和思南國家站氣溫資料進行統計和對比分析，得出各鄉鎮氣溫與思南國家站氣溫的關聯方程，從而填補思南縣鄉鎮氣溫指標預報的空白，對思南農業生產和人民生活有一定的指導意義。

2　資料和方法

思南縣2010年1月—2015年7月思南縣25個鄉鎮區域自動站資料，來源于貴州省氣象局提供的區域自動站月報表數據文件，思南國家站資料來源本站月報表數據文件。文中所使用的氣象資料在計算前進行了嚴格的質量控制及均一性檢查，同時對缺測資料進行了插補訂正。

運用近5 a思南縣25個鄉鎮區域站和思南國家站氣溫資料，統計分析各鄉鎮2010—2014年年平均溫度、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、月平均氣溫、月平均最高氣溫、月平均最低氣溫等氣溫指標的變化趨勢及區域分布情況；運用最小二乘法擬合各個鄉鎮氣溫與思南國家站氣溫的最佳趨勢方程；并使用2015年1 —7月思南縣各鄉鎮氣溫實況資料對趨勢方程進行檢驗。

氣溫預報評分方法根據中國氣象局2005年7月1日下發的《中短期天氣預報質量檢驗辦法(試行)》, 溫度預報檢驗內容包括最高氣溫和最低氣溫的預報誤差, 主要有以下幾種方法：

3　氣溫分析

3.1歷年氣溫分析

2010—2014年，思南縣各鄉鎮的年平均氣溫為14.6～17.6 ℃，呈現明顯的階梯狀分布，自南向北呈遞減趨勢，低值中心位于西北部張家寨鎮，高值中心位于中部以南鄉鎮邵家橋(圖1a)，各鄉鎮與思南國家站年平均氣溫的差值絕對值最大可達3.0 ℃；2010—2014年全縣各地年平均最高氣溫為18.2～22.8 ℃，極大值中心位于中部以南邵家橋鎮，低值中心位于西北部張家寨鎮，各鄉鎮與思南國家站年平均最高氣溫的差值絕對值最大可達2.7 ℃；年平均最低氣溫的變化趨勢與年平均氣溫變化趨勢比較一致，各地年平均最低氣溫11.8～14.8 ℃，西北部張家寨鎮最低，思南最高(圖1c)，各地與思南國家站年平均最低氣溫的差值絕對值最大可達2.9 ℃。

圖1　思南縣2010—2014年各鄉鎮溫度分布(a: 年平均氣溫b: 年平均最高氣溫c: 年平均最低氣溫。單位：℃)Fig.1　The temperature distribution during 2010-2014 in all towns of Sinan(a:The annual average temperature b:The annual average of highest temperature c:The annual average of lowest temperature. Unit:℃)

3.2歷年各月氣溫分析

思南縣地處亞熱帶季風濕潤氣候區，四季分明，一般1月最冷，7月最熱。本文以4月、7月、10月、1月分別作為春、夏、秋、冬的代表月，對代表月氣溫特征進行詳細分析。

從各鄉鎮各月氣溫分布表(表略)可以看出：思南縣各鄉鎮月平均氣溫均在0 ℃以上，各鄉鎮月平均氣溫1月最低，7月最高。4月、10月月平均氣溫最高為邵家橋，最低為張家寨，與思南國家站月平均氣溫的差值絕對值最大分別為2.5 ℃、3.1 ℃；7月月平均氣溫最高為思南，最低為東華，與思南國家站月平均氣溫的差值絕對值最大為3.7 ℃；1月月平均氣溫最高均為邵家橋，最低為寬坪，與思南國家站月平均氣溫的差值絕對值最大為3.6 ℃；4月、7月、10月、1月月平均最高氣溫最大值均為三道水，最小值均為張家寨，與思南國家站月平均最高氣溫的差值絕對值最大分別為2.9 ℃、4.2 ℃、3.8 ℃、2.7 ℃；4月月平均最低氣溫為12.0 ℃(東華)～14.5 ℃(三道水、邵家橋)，7月月平均最低氣溫為21.1 ℃(東華)～24.4 ℃(思南)，11月平均最低氣溫為9.2 ℃(寬坪)～12.1 ℃(思南)，1月月平均最低氣溫為1.2 ℃(東華)～4.3 ℃(邵家橋)，與思南國家站月平均最低氣溫的差值絕對值最大分別為2.4 ℃、3.3 ℃、2.9 ℃、3.0 ℃。

綜上，從思南縣各鄉鎮的年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫，月平均氣溫、月平均最高氣溫及月平均最低氣溫分布情況可以看出，思南縣各鄉鎮氣溫分布主要呈現自南向北遞減趨勢，氣溫高值中心主要位于中部以南，低值中心位于主要位于西北部。各鄉鎮區域自動站與思南國家站氣溫的差值絕對值最大值均>2.0 ℃，表明由于觀測位置不同，特別是地形高度不同，各鄉鎮區域自動站與思南國家站的氣溫有明顯差異，僅用思南國家站的氣溫預報代表鄉鎮氣溫預報準確率較低。

4　氣溫預報訂正方法

氣溫預報指標主要關注最高氣溫和最低氣溫。本文選用思南國家站作為代表站，利用最小二乘法擬合各鄉鎮區域站與思南國家站各月月平最高氣溫和月平均最低氣溫的關系式。設各鄉鎮氣溫指標為變量y，思南國家站氣溫指標為變量x，建立各鄉鎮區域站點與思南國家站的各月氣溫指標的趨勢方程(由于部分鄉鎮趨勢方程在定義域內完全用二次多項式擬合效果較差，故在定義域內采用線性和二次多項式分段擬合)；并對所有回歸方程作顯著性檢驗(F分布,α=0.05)，發現有部分回歸方程不能通過α=0.05顯著性檢驗，回歸效果不明顯。但在實際操作中發現，即便使用通不過顯著性檢驗的趨勢方程對鄉鎮氣溫進行預報，也比直接用思南國家站氣溫代表鄉鎮氣溫預報效果好，因此利用此方法建立的趨勢方程預報鄉鎮氣溫具有很好的實用性，對提高鄉鎮最低、最高氣溫預報具有重大意義。表1為思南縣7月各鄉鎮氣溫訂正方程。

表1　思南縣7月各鄉鎮氣溫訂正方程

5　思南縣各鄉鎮氣溫預報檢驗

選取2015年7月思南縣各鄉鎮逐日氣溫預報資料和同期實況氣溫資料對各鄉鎮的氣溫預報質量進行評估,根據《中短期天氣預報質量檢驗辦法(試行)》評分辦法,統計得出2015年7月各鄉鎮氣溫預報的平均絕對誤差、均方根誤差和預報準確率(由于天橋站2015年自動站數據缺測，故未驗證)。

表2為2015年7月思南縣各鄉鎮的溫度預報評分；從表中分析可知：思南縣各鄉鎮最低氣溫和最高氣溫的平均絕對誤差均<2.2 ℃, 均方根誤差<2.7 ℃。據有關研究表明[4]，氣溫預報的絕對誤差≤2 ℃預報準確率高于60%，表明預報效果很好。從表2中，可發現思南縣大部分鄉鎮氣溫預報的絕對誤差≤2 ℃的預報準確率高于60%，說明思南縣各鄉鎮氣溫總體預報效果較好。最低氣溫預報準確率要明顯高于最高氣溫，最低氣溫的平均絕對誤差和均方根誤差均低于最高氣溫，最低溫度預報準確率接近80%，均比最高氣溫高。最高氣溫出現大值預報偏差的概率明顯多于最低氣溫。

當實況氣溫與預報氣溫相近時, 公眾會認為預報是準確可信的；但當二者相差甚遠, 超過一定閾值時，使人產生不可信的感覺。預報誤差根據1990年5月下發的“重要天氣預報質量評定辦法”，采用溫度預報絕對誤差超過4.5 ℃, 即溫度預報評分60分作為大值的閾值[4]。從表2可以看出，2015年7月思南各鄉鎮氣溫預報≤4.5 ℃的預報準確率高于85%，最高達100%，證明此趨勢方程在公眾預報中的可信度較高。

通過對2015年7月氣溫預報檢驗可以看出，運用此方法擬合的趨勢方程對鄉鎮氣溫預報有一定的指導意義，可在工作中提供參考。

表2　思南縣2015年7月各鄉鎮溫度預報評分

6　思南縣各鄉鎮溫度預報結果輸出

運用excel表格功能，在表格中輸入思南國家站與各鄉鎮的溫度關系式。以預報員制作的思南國家站最高、最低氣溫預報結果作為基礎，利用氣溫關聯方程，訂正各鄉鎮每日各鄉鎮的最高、最低溫度。如圖2為思南縣各鄉鎮2015年7月19日氣溫預報與實況數據：

圖2　思南縣各鄉鎮2015年7月19日氣溫預報與實況Fig.2　The temperature forecast and actual value of all towns On July 19, 2015 in Sinan

7　結論

①從思南縣各鄉鎮2010—2014年氣溫分布情況可以看出，主要呈現自南向北遞減趨勢，氣溫高值中心主要位于中部以南，低值中心主要位于西北部。

②各鄉鎮區域自動站與思南國家站氣溫的差值絕對值最大值均大于2.0 ℃，各鄉鎮區域自動站與思南國家站氣溫存在有明顯差異，單純用思南國家站的氣溫預報代表鄉鎮溫度預報準確率較低。

③通過將思南國家站和各鄉鎮氣溫指標進行趨勢擬合，建立預報方法；對預報方程進行檢驗發現，大部分鄉鎮氣溫預報的絕對誤差≤2 ℃的預報準確率高于60%，≤4.5 ℃的預報準確率高于85%，最高可達100%，說明運用此預報方程對鄉鎮氣溫預報有較好的指導意義。

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The Temperature Analysis and Research of the Temperature Forecast’s Correction in all the Towns of Sinan County

ZHOU Jixian1,NIE Yun2

(1.Sinan Meteorological Bureau of Guizhou Province，Sinan 565100, China;2.Qinadongnan Meteorological Bureau of Guizhou Province, Kaili 556000, China)

Based on the temperature data from 25 towns’ automatic station and Sinan automatic station during 2010—2014,the statistics data of temperature distribution in Sinan County was analyzed. The results show that the temperature distribution mainly presents decreasing trend from south to north in Sinan and the obvious difference of average, maximum and minimum temperatures between Sinan and others’towns automatic station which at the same time vary with the seasons. The maximum temperature difference of the absolute value between Sinan and others’towns automatic station is greater than 2.0 ℃.In this paper, the towns’ temperature prediction method was established through the least square method; Sinan was selected as the representative station with the most complete data, using the temperature data and geographic distribution of Sinan and 25 towns’automatic station .The temperature relation equation between town station and Sinan national station was obtained by least-square method and the forecast method was established and verified. Results show that the prediction is satisfactory on the whole, which can provide a good guidance for the temperature forecast of towns.

analysis of temperature；temperature forecast；correction method；towns

1003-6598(2016)01-0030-05

2015-07-06

周繼先(1990—)，女，助工，主要從事綜合氣象業務、氣象預測預報工作，E-mail:wahahaad1234@163.com。

銅仁市氣象局氣象基金銅氣科合[2015]09號。

P457

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