呼倫貝爾市氣候分區(qū)氣溫精細化訂正預報方法研究

郝占宇

摘 要：根據(jù)呼倫貝爾市不同區(qū)域的氣溫分布特點，開展呼倫貝爾市下屬各個旗市區(qū)的局地小氣候分區(qū)氣溫的精細化預報方法研究，在區(qū)域劃分上對氣象預報的區(qū)域進行跨行政領域的調整，不以行政區(qū)域為標準，而是以區(qū)域站點之間的最近距離為標準進行劃分，從而縮小氣溫精細化預報的訂正誤差，滿足對各個旗縣及下屬的行政村屯既快且準的氣溫精細化預報服務需要。

關鍵詞：氣溫；氣候分區(qū)；預報方法

中圖分類號：P457 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

現(xiàn)代農業(yè)生產對天氣變化越來越敏感，其中，氣溫變化對農牧業(yè)生產有著較大影響。呼倫貝爾地處溫帶北部，大陸性氣候顯著。獨特的地理位置差異使得各地氣溫、風速等氣象要素存在明顯的差異和局地小氣候特點。局地小氣候的差異給旗縣級氣溫訂正預報帶來了一定的難度[1-3]。

1 研究背景

根據(jù)呼倫貝爾市不同區(qū)域的氣溫分布特點，開展呼倫貝爾市下屬各個旗市區(qū)的局地小氣候分區(qū)氣溫的精細化預報方法研究，在區(qū)域劃分上對氣象預報的區(qū)域進行跨行政領域的調整，不以行政區(qū)域為標準，而是以區(qū)域站點之間的最近距離為標準進行劃分，從而縮小氣溫精細化預報的訂正誤差，滿足對各個旗縣及下屬的行政村屯既快且準的氣溫精細化預報服務需要。

2 研究方法

（1）統(tǒng)計分析呼倫貝爾市近30年歷史氣溫特點和16個國家氣象觀測站的歷史氣溫特點，選取與全市氣溫趨勢相似的代表站。

（2）綜合考慮呼倫貝爾市地形和環(huán)境對局地小氣候的影響，選取16個局地小氣候特征代表站，對全市178個旗市區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)預報訂正站點進行局地小氣候分區(qū)，并根據(jù)氣候差異不斷調整局地小氣候分區(qū)，直至得出氣溫預報訂正最優(yōu)小氣候分區(qū)。

（3）本研究方法中的高低氣溫訂正關系—訂正模型是利用2019年3、6、9、12月（四季中各選1個月）的呼倫貝爾市下屬各個旗市區(qū)轄區(qū)內的自動氣象監(jiān)測站點的溫度觀測資料，確定分區(qū)訂正站點，分別對2020年3、6、9、12月（四季中各選1個月）分區(qū)內訂正站點進行訂正預報檢驗。

3 研究內容

3.1 局地小氣候分區(qū)

3.1.1 分區(qū)特征代表站選擇

呼倫貝爾市13個旗縣目前共布設200余個自動站點，數(shù)據(jù)篩選中發(fā)現(xiàn)194個鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細化站點數(shù)據(jù)準確、連續(xù)。其中，16個國家標準地面氣象觀測站，觀測運行穩(wěn)定、觀測數(shù)據(jù)完整，將它們劃定為16個標準區(qū)域局地分區(qū)的典型氣候代表站點，其余178個氣象觀測站劃定為訂正站點。

3.1.2 局地小氣候分區(qū)方法

由于16個代表站點分布不均，不同旗縣代表站距離不等，因此，將16個代表站作為標準區(qū)域，利用標準區(qū)域的站點與訂正站點間的最小距離劃分16個氣候分區(qū)。利用經(jīng)緯度計算訂正站點與代表站點之間的距離。逐一比較訂正區(qū)域站點與16個標準區(qū)域站點之間的距離，將距離標準區(qū)域站點最近的訂正站點規(guī)劃至該標準區(qū)域站點代表的氣候分區(qū)，從而得到16個局地氣溫訂正分區(qū)。

A1{，，…，}Y{C1}

A2{，，…，}Y{C2}

A3{，，…，}Y{C3}

Am{，，…，}Y{Cm}（1）

式（1）中，Am表示m訂正的標準區(qū)域；表示m訂正分區(qū)內的各站點；Cm表示m訂正分區(qū)內標準區(qū)域的站點；m代表訂正分區(qū)數(shù)量，m=16，n1≠n2≠n3≠…≠nm，為自然數(shù)，且均小于16。

3.2 分區(qū)訂正

3.2.1 分區(qū)訂正方法

考慮到呼倫貝爾市大興安嶺地形對局地氣候變化的影響，在劃分氣溫訂正區(qū)域時，選取距離接近的跨區(qū)域代表站點，將離得較近、海拔差異并不大的站點規(guī)劃在一起，從而使所規(guī)劃的氣溫訂正的標準區(qū)域內，該區(qū)域所有的站點都有相似的局地氣候變化特征。由于呼倫貝爾市具有顯著的季節(jié)變化特點，逐月的氣候變化特征對氣溫波動造成較大影響，因此，在標準區(qū)域分區(qū)訂正的影響要素中加入了標準區(qū)域代表站和訂正站的月平均極端氣溫，并在標準區(qū)域分區(qū)訂正內，逐月逐站建立分區(qū)極端氣溫訂正關系模型：

3.2.2 訂正模型驗證

通過上述局地氣候特征分區(qū)氣溫訂正方法，利用呼倫貝爾市178個區(qū)域氣象監(jiān)測自動站2019年3、6、9、12月的氣溫實況觀測原始資料，建立標準區(qū)域分

3.3 精細化氣溫訂正試驗結果分析

3.3.1 空間分布檢驗

由氣溫訂正誤差空間分布（圖1）可知，高溫誤差多小于1 ℃，誤差較大的站點多分布在呼倫貝爾市中部大興安嶺山麓。低溫誤差在呼倫貝爾市東部和西部地勢平坦的地區(qū)較小，而中部大興安嶺山麓北部和南部誤差較大。其中，12月高溫誤差、3和12月低溫訂正大誤差的范圍較大，這主要由于、春冬兩季寒潮天氣過程多的緣故。

3.3.2 預報準確率檢驗

各月整體高低溫絕對誤差如圖2所示，高溫平均絕對誤差為0.726 ℃，低溫平均絕對誤差為1.83 ℃，誤差均在2 ℃以內，訂正效果較好。其中，高溫預報效果比低溫好，各月高溫平均絕對誤差在0.6～0.89 ℃，誤差在1 ℃以內，各月低溫平均絕對誤差在1.517～2.137 ℃，

誤差在2 ℃左右。就高溫而言，3月訂正效果最好，平均誤差為0.69 ℃，9、6月次之，分別為0.77 ℃和0.82 ℃，12月訂正效果最差，平均誤差為1.05 ℃。低溫預報中6和9月訂正效果好于3月和12月，平均誤差依次為3月2.42 ℃，6月1.67 ℃，9月1.7 ℃，12月2.51 ℃。

各月不同小氣候分區(qū)的氣溫預報平均絕對誤差如圖2所示，整體高低溫絕對誤差如圖3所示。整體來看，各月各小氣候分區(qū)的高溫預報誤差均低于低溫，即高溫訂正效果比低溫好。

3月高溫訂正誤差最小為鄂倫春自治旗分區(qū)0.33 ℃，最大為博克圖分區(qū)1.8 ℃，除博克圖分區(qū)外，其他分區(qū)高溫誤差均小于1 ℃。由此可見，3月高溫訂正效果較好。3月低溫訂正誤差最小為新巴爾虎右旗分區(qū)，為0.84 ℃，最差為博克圖分區(qū)，高達5.56 ℃，訂正效果差異較大（圖3a）。

6月高溫訂正效果最好的分區(qū)為牙克石分區(qū)，平均誤差0.59 ℃，最差為博克圖1.67 ℃，除博克圖分區(qū)、新巴爾虎右旗分區(qū)、新巴爾虎左旗分區(qū)外，其余分區(qū)高溫訂正誤差均小于1 ℃，訂正效果較好。6月低溫訂正效果最好的為圖里河分區(qū)，誤差為0.85 ℃，其余分區(qū)誤差均超過1 ℃，額爾古納市分區(qū)誤差最高為2.97 ℃（圖3b）。

9月鄂溫克族自治旗分區(qū)高溫訂正效果最好，平均誤差為0.31 ℃，最差為博克圖分區(qū)，誤差為1.97 ℃，除博克圖分區(qū)、陳巴爾虎旗分區(qū)、新巴爾虎右旗分區(qū)和扎蘭屯分區(qū)外，其余分區(qū)誤差均小于1 ℃。9月低溫誤差最小為新巴爾虎右旗分區(qū)，1.03 ℃，最大為博克圖分區(qū)2.35 ℃（圖3c）。

12月高溫訂正效果最好為新巴爾虎右旗分區(qū)，平均誤差0.66 ℃，誤差最大為圖里河分區(qū)2.2 ℃，除圖里河分區(qū)外，其余分區(qū)誤差分布在1 ℃左右。12月低溫訂正誤差最小為小二溝分區(qū)1.36 ℃，最大為博克圖分區(qū)5.5 ℃，其中，鄂溫克族自治旗分區(qū)、莫力達瓦達斡爾族自治旗分區(qū)、小二溝分區(qū)、新巴爾虎右旗分區(qū)、牙克石分區(qū)和扎蘭屯市分區(qū)誤差在2 ℃以內（圖3d）。

4 關鍵技術和創(chuàng)新點

本研究打破了以行政區(qū)域為單位，高效運用目前運行穩(wěn)定的區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)，綜合考慮呼倫貝爾市的地理環(huán)境和各旗市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣溫分布特點，在氣溫訂正預報的區(qū)域劃分上進行改進，不再利用傳統(tǒng)的行政邊界劃分氣溫預報區(qū)域，而是采取了根據(jù)氣象自動監(jiān)測站點距離限定預報區(qū)域的技術，將距離標準區(qū)域分區(qū)代表站最近的觀測站歸納在同一個預報標準區(qū)域內，保證了標準區(qū)域分區(qū)內的代表站點和訂正站點具有非常相似的氣候變化局地特征，可以進一步縮小精細化氣溫訂正誤差。本研究不僅可以滿足對各個旗市區(qū)快速、準確的氣溫訂正業(yè)務需求，同時將提升各旗市區(qū)下屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)的精細化氣溫訂正業(yè)務水平。

參考文獻

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