基于時間序列的金華市梅汛期降雨量預測

摘要 根據金華市7個縣（市）1968～2012年梅雨汛期降水量的實測數據，對金華市梅汛期降水基本特征進行分析，并運用平穩時間序列的線性外推法建立各個地區降水量的預測模型。結果表明，金華地區梅汛期降水量的年際變化呈多峰型，但從總體形勢上看，近45年的梅雨量是呈上升趨勢；經檢驗，浦江等地區預測的中長期結果具有較高的精度，說明平穩時間序列的線性外推法建立的預測模型對這些地區梅雨期降水量的預測較準確，此預測模型可以為中長期降水預報及政府部門決策服務提供強有力的科學支持。

關鍵詞 降水量；預測模型；時間序列；梅汛期；金華市

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05607-03

Abstract According to measured data of precipitation in Meiyu flood season in 7 counties of Jinhua City during 1968-2012， the basic features were analyzed， linear extrapolation method of stationary time series was used to forecast precipitation from region to region. The result shows that： interannual change of precipitation of Jinhua City assumes one more apexes. But in all， change of precipitation of flood season is increasing for the whole time； Upon examination， the models have satisfactory prediction performance in some regions such as Pujiang. It means that linear extrapolation method of stationary time series are accurate for the forecast of the Meiyu rainfall in these regions， which provide scientific support for medium and long term precipitation forecast and government decisionmaking services.

Key words Precipitation； Forecast model； Time series； Meiyu flood season； Jinhua City

梅雨是指每年6～7月在我國長江中下游地區、朝鮮半島最南部和日本中南部出現的以持續多雨為主要特征的氣候現象。它是一種季風氣候現象，且為東亞地區所特有，其出現的早晚和強度與東亞大氣環流的季節變化有關[1-2]。梅汛期陰雨連綿、暴雨頻繁，是造成洪澇災害的主要成因之一。因此，梅雨一直是吸引廣大氣象學者研究的重要課題，已取得不少有意義的研究成果[3-5]。

浙江省地理位置特殊，地處中低緯度的過渡帶，不僅受西風帶天氣系統的影響，同時也受低緯熱帶和東風帶天氣系統的影響，梅雨降水就是中高緯度的冷空氣與低緯度的暖濕氣流在長江中下游地區交綏和相互作用的結果[6]。金華市位于浙中地區，地處金衢盆地，屬于亞熱帶季風氣候，年平均降水量在1 414.3 mm，5～9月是主汛期，其中5～7月上旬為前汛期，降水最集中，占汛期降水量的64.7%，其變率極大，是暴雨、強對流等災害性天氣發生頻次最多時段，導致易發生洪澇、滑坡泥石流等地質災害，并造成嚴重的生命和財產損失。因此，筆者主要根據1968～2012年金華各縣市梅雨汛期降水量的實測數據，利用平穩時間序列的線性外推法建立該地區降水量的預測模型，以便為中長期降水預報及政府部門決策服務提供強有力的科學支持，進而減少梅雨災害帶來的損失，這對保障人民生命財產安全有著重要的現實社會意義，也對整個金華經濟發展起到促進作用。

1 資料與方法

1.1 資料來源

金華地區共轄8個縣（市），其中7個縣（市）有雨量站，即金華站、蘭溪站、東陽站、永康站、義烏站、浦江站、武義站，故選取所屬7個臺站1968～2012年的梅汛期（5～7月）降水資料作為樣本。樣本臺站的資料長度差距較大，最長的有55年，最短的44年左右，數據資料均來源于中國氣象局國家氣候中心。此外，由于目前對于梅雨期的劃定標準問題，當前氣象界仍有爭議，也沒有統一的標準。天氣學上經典的梅雨[7]標準，實際上很難完全達到。根據1968～2012年金華市各縣市5～7月的降水情況可以看到，6月是金華各地區梅汛期降水最豐富的月份（表1）。事實上，劉學華等已通過小波分析等方法對金華市汛期降水的基本特征及年際年代際差異進行分析，得出金華市降水季節變化呈單峰型，主峰在6月[8]。因此，在此主要是基于金華各縣（市）1968～2012年6月份的降水量進行預報分析。

2.2 降水預測模型的建立及應用

首先利用SPSS16.0軟件對金華7個縣市1968～2012年的降水量數據進行平穩性分析，得到自相關函數（圖3）。從圖3可以看出，7個雨量站6月份降水序列自相關系數（AFC）總體上看是比較小，始終控制在2倍標準差范圍內且逐漸有趨于0的趨勢，而自相關系數在某一固定水平線附近擺動且按周期逐漸衰減，說明該時間序列具有平穩性。

2.3 預測精度檢驗

金華各站的降水量預測結果用相對誤差來評定，各站降水量的預測精度如表3所示。從表3可以看出，浦江地區2012年6月份的降水量預測精度最高，精確度達99.54%，說明平穩時間序列的線性外推法建立的預測模型對浦江地區梅雨期降水量的預測是較準確的。按預報精度的準確性，其次是義烏、金華、東陽、蘭溪。永康和武義是7個地區中2012年6月份的降水量預測精度最低的地區，相對誤差分別約25.19%和27.89%，這也說明了平穩時間序列對于永康和武義在中長期降水量的預測中還是存在一定誤差。

從預測結果可以看出，總體來說，2012年降水預測值與真實值的誤差均比較小，說明平穩時間序列的線性外推法建立的預測模型具有較高的精度，可以作為降水預測的一個有效方法。

3 結論

根據以上對金華7各縣市1968～2012年梅汛期降雨量的統計分析，總結出了歷年來金華市汛期降水基本特征，即存在波動現象，分別在20世紀70年代初期、80年代中后期、90年代中末期和2010年左右達到高峰，而70年代末80年代初、90年代初、21世紀初汛期降水異常偏少。但從總體形勢上分析，近45年的梅雨量是呈上升趨勢。此外，用時間序列分析建立金華各地區降水量預測模型，降水量的實際值與預測值相比較，均得到了與實際相符合的結果，預報效果較好，說明基于時間序列的金華市各個縣市降水量預測模型可以提高其中長期的預報精度，其預測的結果能為及時掌握金華市未來中長期梅雨期降水情況的發生、發展過程、變化趨勢等提供科學依據，這對保障人民生命財產安全有著重要的現實社會意義，也對整個金華經濟發展起到促進作用。

參考文獻

[1]徐海明，何金海，董敏.江淮入梅的年際變化及其與北大西洋濤動和海溫異常的聯系[J].氣象學報，2001，59（6）：664-676.

[2] 周曾奎.江淮梅雨[M].北京：氣象出版社， 1996：49-63.

[3] 林春育.關于梅雨討論中的幾個問題[J].氣象，1981，7（7）：12-14.

[4] 姚學祥，王秀文，李月安.非典型梅雨與典型梅雨對比分析[J].氣象，2004，30（11）：38-42.

[5] 毛文書，王謙謙，葛旭明，等.116年江淮梅雨異常及其環流特征分析[J].氣象，2006，32（6）：84-90.

[6] 陶詩言.東亞的梅雨與亞洲上空大氣環流季節變化的關系[J].氣象學報，1958，29（2）：119-134.

[7] 張元箴.天氣學教程[M].北京：氣象出版社，1992：273-274.

[8] 劉學華，韓興，梁亮.金華市汛期降水特征分析及年際年代際差異[J].科技通報，2008，24（6）：62-67.