克什克騰旗溫度精細化預(yù)報訂正研究①

徐立強 姜湖園 王 婷

（1 寧城縣氣象局 內(nèi)蒙古赤峰 024200；2 牙克石市氣象局 內(nèi)蒙古呼倫貝爾 022150；3 科爾沁區(qū)氣象局 內(nèi)蒙古通遼 828000）

目前，國內(nèi)已開展大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)溫度預(yù)報方法的研究工作。如連志鸞等[1]利用ECMWF 資料、地面常規(guī)觀測資料與自動站氣溫資料，采用多級相似與站際間的溫度差額預(yù)報方法制作鄉(xiāng)鎮(zhèn)的最高、最低氣溫預(yù)報；陳云飛等[2]基于國家站溫度預(yù)報，利用替代法、誤差訂正法、回歸方程法開展鄉(xiāng)鎮(zhèn)溫度預(yù)報；佟華等[3]利用高分辨率的中尺度模式數(shù)值預(yù)報結(jié)果與統(tǒng)計方法（如輸出統(tǒng)計方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法）制作鄉(xiāng)鎮(zhèn)溫度預(yù)報；王敏等[4]利用統(tǒng)計降尺度方法制作鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細化溫度預(yù)報，都得到了較高的準(zhǔn)確率。國外關(guān)于溫度精細化預(yù)報方面也進行了豐富的研究，如高艷波等[5]以數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品資料處理為基礎(chǔ)的技術(shù)路線，選用格點資料與實況格點資料進行內(nèi)插，尋求提高溫度精細化預(yù)報準(zhǔn)確率的方法；吳嬋等[6]以數(shù)值模式預(yù)報為基礎(chǔ)的研究方法，將Grapes、EC、Japan 等模式輸出結(jié)果運用卡爾曼濾波分析，得到站點逐時滾動溫度預(yù)報，使溫度精細化水平與準(zhǔn)確率明顯提高。

1 資料與方法

如表1 所示，本文選取克什克騰旗19 個區(qū)域自動氣象站與1 個國家級自動氣象站于2015 ～2017 年逐日觀測數(shù)據(jù)與基本地理信息，統(tǒng)計各區(qū)域站與國家站的最高、最低及平均氣溫的差額，對2018 年3 ～6 月各區(qū)域站溫度進行訂正預(yù)報與檢驗評分，確定各區(qū)域站與國家站的最優(yōu)溫度差額，并采用數(shù)理統(tǒng)計、相關(guān)分析、資料同化、回歸分析等方法建立溫度差額回歸方程。

表1 氣象站點基本信息

2 最優(yōu)溫度差額的確定

利用統(tǒng)計方法，計算2015 ～2017 年19 個區(qū)域站與國家站的逐日最高、最低及平均氣溫的溫度差額。使用3 種不同溫度差額對2018 年3 ～6 月各區(qū)域站溫度進行訂正預(yù)報，并與區(qū)域站實況資料進行檢驗評分。結(jié)果顯示（表2），使用平均氣溫溫度差額訂正各區(qū)域站溫度時，最高、最低溫度≤1 ℃預(yù)報準(zhǔn)確率分別為68.94%與70.18%，最高、最低溫度≤2 ℃預(yù)報準(zhǔn)確率分別為90.26%與93.02%，檢驗評分明顯優(yōu)于使用最高、最低氣溫溫度差額的檢驗評分，故各區(qū)域站與國家站平均氣溫溫度差額為最優(yōu)溫度差額。

表2 不同差額溫度精細化訂正預(yù)報檢驗評分

3 溫度差額方程的建立

3.1 相關(guān)性分析

對溫度差額與海拔高度、經(jīng)緯度、晴雨天氣現(xiàn)象、風(fēng)力等因子進行相關(guān)分析，得出溫度差額與各因子的相關(guān)性大小。分析結(jié)果顯示（表3）：溫度差額與海拔高度、經(jīng)緯度等相關(guān)性較大。

表3 差額與各因子的相關(guān)系數(shù)

3.2 資料同化

利用溫度隨海拔高度變化規(guī)律，對溫度差額進行海拔訂正。具體方法：以國家站海拔高度為基點，將溫度差額訂正到1 003.3 m 海拔平面上。

3.3 回歸分析

利用回歸分析方法建立經(jīng)海拔訂正后的溫度差額與經(jīng)緯度的回歸方程。回歸方程為：Y=1.381 855（LONG-117.5 333 333）-1.09 775（LAT-43.250 000）-0.006（H-1 003.3）+0.183 358（Y 為 溫 度 差 額，LONG 為經(jīng)度，LAT 為緯度，H 為海拔高度）。具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 溫度差額與經(jīng)緯度的關(guān)系

4 討論與結(jié)論

溫度預(yù)報準(zhǔn)確率隨著精細化程度的提高而降低，精細化程度要求越高，難度愈大，準(zhǔn)確率愈低，訂正預(yù)報可明顯提高預(yù)報準(zhǔn)確率。在國家站溫度預(yù)報的基礎(chǔ)上，通過溫度差額開展各區(qū)域站溫度訂正預(yù)報，提高了克什克騰旗溫度預(yù)報精細化水平與準(zhǔn)確率。

（1）通過最高、最低、平均氣溫溫度差額開展溫度訂正預(yù)報，并與區(qū)域站實況進行檢驗評分。其中以平均氣溫溫度差額訂正預(yù)報各區(qū)域站溫度時，最高、最低溫度≤1 ℃預(yù)報準(zhǔn)確率分別為68.94%與70.18%，最高、最低溫度≤2 ℃預(yù)報準(zhǔn)確率分別為90.26%與93.02%，檢驗評分明顯優(yōu)于使用最高、最低氣溫溫度差額的檢驗評分。

（2）溫度差額與海拔、經(jīng)緯度相關(guān)性較大。其回歸方程為：Y=1.381 855（LONG-117.5 333 333）-1.09 775（LAT-43.250 000）-0.006（H-1 003.3）+0.183 358（Y 為溫度差額，LONG 為經(jīng)度，LAT 為緯度，H 為海拔高度）。

（3）本文通過研究克什克騰旗空間地理特征對溫度的影響分析，建立溫度差額回歸方程，為溫度精細化預(yù)報提供了支撐。但方程的解釋使用需要實況物理因子與預(yù)報物理因子的更迭，這對預(yù)報結(jié)論的準(zhǔn)確性依賴較高，國家站溫度預(yù)報越準(zhǔn)確，用溫度差額開展區(qū)域站溫度精細化訂正預(yù)報越準(zhǔn)確。