云南保山氣溫變化特征及其均生函數(shù)預測實驗

郭 燕，祁 倩，杜鎧炫

（云南省保山市氣象局，云南 保山 678000）

1 資料和方法

文章使用保山市1969～2013年45年的年和季節(jié)溫度資料進行研究，對2014～2018年氣溫情況進行預測。研究方法主要為統(tǒng)計平均、均生函數(shù)延拓矩陣建立、最優(yōu)多元回歸方程建立等。具體步驟包括：首先依據(jù)1969～2013年實測數(shù)據(jù)，分析出延拓矩陣，再利用延拓矩陣及實測值，確定最優(yōu)多元回歸方程，對2014～2018年各季節(jié)預估，并與實測值對比；分析歷史實況資料在該方法下對保山市氣溫預測中可用性。

2 預報方程建立

利用1969～2013年實測數(shù)據(jù)和均生延拓矩陣，建立起預報方程，對2014～2018年保山市氣溫進行預報。例如：對2011～2015年 1月日照預報方程為：X1×（－1.52）＋X2×0.08＋X3×（－0.13）＋X4×0.13＋X5×0.41＋X6×0.09＋X7×0.78＋X8×0.19＋X9×0.69＋X10×0.59＋X11×0.21＋X12×0.39＋X13×0.59－377.02（其中：X1、X2、X3……X13分別表示步長，即樣本數(shù) 42 與 3、4、5……14 的商數(shù)取整；－1.52、0.08、－0.13……0.59為各因子對應的多元回歸系數(shù)；－377.02為該方程中常數(shù)項）。

設時間序列為 X（t），（t=1，2，3......N）構造均生函數(shù)。

式中；為滿足的最大數(shù)；［］表示取整。

對保山市1969～2013年平均溫度進行預報檢驗過程中要使用均生函數(shù)，將2004年作為預報試報開始時間，此時要對1969～2004年平均氣溫建模，之后依次對2005～2009年各年份平均溫度試報，對1970～2005年平均溫度數(shù)據(jù)建模，對2006～2010年平均溫度試報，就能得出2009～2013年平均溫度預測結果，后將預測結果與保山市對應年份的實際溫度數(shù)據(jù)分析比較，結果表明：使用均生函數(shù)模型對保山市未來溫度變化趨勢預測過程中，若年平均溫度時間長度為1年，則此時對年平均溫度預測誤差平均值為-0.7℃，若年平均溫度的時間長度為2年，則對年平均溫度預測誤差的平均數(shù)值為-0.7℃，若平均溫度時間長度為3年，則對年平均溫度預測誤差的平均值為-0.7℃，而對時間長度為4年平均溫度預測誤l差平均值則達-0.8℃，對時間長度為5年平均溫度預測誤差平均值為-1.0℃，總的年平均溫度預測誤差-0.8℃，通過對比實際溫度數(shù)值和預測值發(fā)現(xiàn)，使用均生函數(shù)模型在對保山市未來溫度變化趨勢預測過程中，其數(shù)值要比實際溫度數(shù)值偏小。但起始年是 2004、2005、2006年歷史極小值 16.3℃（2007年）預測及起始年為2008年對歷史極大值17.2℃（2013）年預測對比偏小。

3 保山市年平均溫度趨勢預測

結合1969～2013年保山市年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對保山市2014～2018年平均溫度預測（如表1所示）。分析保山市1969～2013年實際年平均溫度數(shù)據(jù)、擬合值及2014～2018年平均溫度預測值，對比分析得出相關預測結論：未來5年內(nèi)保山市年平均溫度呈單波谷變化趨勢，年平均溫度數(shù)據(jù)在15.8～16.2℃（如圖1所示）。

表1 保山市2014～2018年年平均溫度趨勢預測

圖1 保山市年平均溫度變化情況、擬合值及2014～2018年平均溫度預測值

4 保山市季平均氣溫變化趨勢預測

（1）保山市2014～2018年春季平均溫度趨勢預測。結合1969～2013年保山市春季年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對保山市2014～2018年春季年平均溫度預測（如表2所示）。對比分析保山市1969～2013年實際春季年平均溫度數(shù)據(jù)、擬合值及2014～2018年春季年平均溫度預測值，得出相關預測結論：未來5年內(nèi)保山市春季年平均溫度呈波動下降趨勢，及隨著年份增長，春季平均溫度呈下降趨勢，春季年平均溫度16.3℃。

表2 保山市2014～2018年春季平均溫度趨勢預測

（2）保山市2014～2018年夏季平均溫度趨勢預測。結合1969～2013年保山市夏季年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對保山市2014～2018年夏季年平均溫度預測（如表3所示）。分析保山市45年夏季年平均氣溫、均生函數(shù)擬合值及未來一段時間夏季平均氣溫，得出相關預測結論：2014～2018年保山市夏季平均溫度呈逐漸增加趨勢，與保山市近45年平均氣溫變化趨勢相同，夏季平均溫度數(shù)據(jù)在20.9～21.4℃。

表3 保山市2014～2018年的夏季平均溫度趨勢預測

（3）保山市2014～2018年秋季平均溫度趨勢預測。結合保山市近45年秋季的年平均溫度數(shù)據(jù)，借助均生函數(shù)模型預測保山市秋季在未來一段時間內(nèi)溫度變化（如表4所示）。分析保山市45年秋季年平均氣溫、均生函數(shù)的擬合值以及未來一段時間內(nèi)秋季平均氣溫得出相關預測結論：未來5年內(nèi)保山市秋季年平均溫度呈波動上升趨勢，秋季年平均溫度數(shù)據(jù)16.8～17.5℃。

表4 保山市2014～2018年秋季溫度趨勢預測

（4）保山市冬季平均溫度趨勢預測。結合1969～2013年保山市冬季年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對保山市2014～2018年冬季年平均溫度預測（如表5所示）。對比分析保山市45年冬季年平均氣溫、均生函數(shù)擬合值及未來一段時間內(nèi)冬季平均氣溫，可以得出相關預測結論：未來5年內(nèi)保山市冬季平均溫度呈單峰型波動下降趨勢，年平均溫度9.8℃～10.7℃。

表5 保山市2014～2018年冬季平均溫度趨勢預測

5 結語

文章使用均生函數(shù)模型對保山市未來氣溫變化預測得出如下結論：在未來五年內(nèi)保山市溫度呈單波谷變化趨勢，只有夏季平均氣溫在逐漸上升，其它三季氣溫逐年下降。