重庆市渝东南地区温度预报方法初探

陈 勇

(重庆市黔江区气象局,重庆 黔江 409000)

重庆市渝东南地区温度预报方法初探

陈 勇

(重庆市黔江区气象局,重庆 黔江 409000)

影响温度变化主要考虑的因素是温度平流、垂直运动及一些非绝热因子如：云、雾、降水、风、低层大气稳定度等的影响。该文简要介绍如何应用天气学原理知识和实际工作经验来制作区域气温预报的方法和思路,并参考数值预报的结果来具体制作当地的气温预报。

气温;预报;方法

1 引言

气温变化对于经济建设和人们的日常生活与生产都有着重要的影响,特别是灾害性天气的温度变化(如霜冻、寒潮、高温、低温)常会给工农业带来一定的损失。同时,气温又是大气状态的基本要素,它的变化对天气系统的演变起着重要的作用。渝东南山区有着相似的地形条件,其温度预报一直是要素预报中的难点,从 2009年市局公众预报质量排名开始,渝东南各区县整体排名普遍靠后,究其原因分析,主要还是温度 (最高、最低)把握不准,预报容易产生较大的误差。因此准确把握气温的预报对提高预报准确率,提高气象服务效果有非常重要的意义。

2 影响气温变化的主要因素

2.1 温度平流的影响

温度平流是由于沿水平气流方向上气温分布不均匀时,空气冷暖平流所引起的局地气温变化,暖平流使局地气温上升,冷平流使气温下降。气温变化的程度取决于温度平流的强度,它是一个决定日平均气温的主要因子,同时,温度平流对于气温日变化也有很大的影响,常常会掩盖气温的正常日变化。如：当强冷空气入侵时,气温明显下降,一直处于负变温,最低气温有可能出现在白天时段。

2.2 垂直运动的影响

垂直运动对气温变化的影响,主要决定于垂直运动的方向、强度以及大气的层结状况。当大气层结稳定时,有上升运动,将产生绝热冷却,引起局地气温下降;有下沉运动时,引起局地升温。当大气层结不稳定时,上升运动则引起局地气温上升,下沉运动引起气温下降。如果大气层结是中性平衡状态,则垂直运动对气温的变化没有太大的作用,在平原地区,垂直运动较小,而本区为渝东南山区,垂直运动作用相对较大。

2.3 非绝热因子的影响

气温的非绝热变化是空气与外界热量交换的结果,包括辐射、湍流交换、蒸发凝结等过程,主要表现在大气低层。当气团移过或静止于某一地方时,会影响气团的温湿特征。当冷空气移到暖的下垫面时,气温会不断地升高,这里除去下沉增温的绝热作用外,主要受到一些非绝热因子的影响。

2.3.1 云的影响 影响气温日变化最根本的因子是太阳辐射,云影响辐射,对地面热量的收支有很大的影响,当白天有云时,可以减少地面得到的太阳辐射,使地面受热减少,气温不至于太高;当夜间有云时,可以增加向地面的反辐射,减小地面的有效辐射,使地面不致散失更多的热量,降温减小。因此,晴天气温日变化大,温差大;阴雨天气温日变化小,温差小。

2.3.2 雾的影响 雾的影响与云的影响基本类似,它主要影响太阳辐射,使地面吸收太阳辐射减少,增加向地面的反辐射。雾天气温日变化小,温差也小。2.3.3 降水的影响 雨滴在降落过程中不断地蒸发,并大量吸收周围空气中的热量,地面气温就降低。在降雪的情况下,气温一般不很低,降雪过后,由于地面积雪反射太阳辐射,减少地面吸收热量,积雪融化也消耗热量,因此气温下降明显。

2.3.4 风的影响 湍流交换强度取决于风速的大小,风速大时,湍流交换强,有利于空气热量上下交换,使白天气温增温减缓。风速小时,不利于空气热量上下交换,气温增温加速。夜间,地面辐射冷却,常出现辐射逆温,湍流将空气热量向下传递,风速大时,向下的热通量也大,使最低气温降温趋缓;风速小时,向下的热通量减少,最低气温下降加速,日变化增大,所以有风时,气温日变化小,无风时,气温日变化较大。

2.3.5 低层大气稳定度的影响 湍流热量交换不仅与风速大小有关,与层结稳定度也有关,如低层大气层结稳定时,地面热量不易向上传递到较高层次,日出后地面接受太阳辐射,大气热量聚积在近地面层内,气温剧烈上升。如层结稳定度小,湍流容易将地面热量传递到较高层次,日出后地面气温缓慢上升,气温日变化减小。

3 气温的预报

在实际工作中,我们只做最高气温和最低气温的预报,而不做平均气温的预报。只是当强冷空气入侵时,我们考虑是否有强降温天气时,才考虑平均气温的估算,以判断平均气温降温是否达到 6℃或 8℃以上春秋冬强降温的标准。

3.1 最低气温的预报

最低气温预报是冬季预报要考虑的重点内容,最低气温的高低和出现时间,随季节和气象条件的不同而不同。据多年观测资料统计,以黔江区为代表的渝东南地区夏季最低气温多数出现在凌晨 2～3时,冬季往往出现在 6～7时,春秋两季则常出现在 4～5时,以上这只是在正常情况下,如遇强冷空气入侵或者有强降水系统时,气温会一直下降,最低气温有时可能会出现在白天。

3.1.1 天气形势分析法 如果在预报时限内,无明显天气系统影响,可参考前一天最低气温的量值。如有锋面过境时,则必须考虑锋面的强度、移动的方向和经过本站的时间,分析平流变温和非绝热因子对最低气温的影响,一般来说,最低气温的变化比最高气温和平均气温变化要稍小一些。

3.1.2 经验法 如果在预报时限内,没有锋面和强的降水系统影响时,可通过当天夜间的气象条件和前 1d进行最低气温比较,来预测夜间的最低气温,例如：前 1d最低气温为 9℃,当天早晨最低气温为11℃,则第二日最低气温也基本在 9～11℃之间;如果预测当夜云量比前一晚上有增加时,最低气温要稍微向上升一些,其幅度可在 0.5～1.0℃之间,反之则下降一些。

3.1.3 夜间降温量法 如果没有明显的天气系统影响,最低气温变化也不是太大,在预报中可根据当天 16时气温作为基本值和夜晚降温量的差值来预报最低气温,其中夜晚降温量ΔT主要根据天空云量的多少加上风速来判断降温量的具体数值。公式为：Tm=T16-ΔT,根据本站 1960—2008年的历史资料可统计出：少云微风情况下 (云量为 0～3,风3m/s以下),降温约 11～13℃,多云微风或少云有风 (云量 4～7,风 4m/s以上 ),降温为 8～10℃,阴天 (天空云量为 8成以上)降温为 6～7℃,雨天则为5～6℃。但季节不一样降温有差别,一般冬季的温差要比夏季的偏大一些。

3.1.4 利用指标站比较法 如有明显天气系统过境影响时,可选择上游某一相邻测站如武隆等,如有强冷空气影响时,则选择渝东北较近站点如奉节作为本站的指标站,把指标站的最低气温和本站的最低气温进行一下历史资料的对比,得出两地最低气温的变化关系,作为本站最低气温的参考。例如：锋面过后指标站最低气温较前一天降了 5℃,根据上述统计关系可得出一些思路：如果本站的ΔT比指标站的ΔT要小一些,则预报本站的最低气温只降 3～4℃;反之则考虑降 6℃以上。但应用此方法还要考虑两站之间天气条件的差异及天气系统的过境时间。

3.2 最高气温的预报

最高温度预报是夏季天气预报的重要内容之一,最高气温的预报有点类似于最低气温的预报,但最高气温的变化往往大于最低气温的变化,如果有天气系统影响时,最高气温的变化会更加明显。

3.2.1 利用天气形势法 预报最高气温,应先比较前一、二天的最高气温变化,判断影响本站的气团特性,如果还处于在暖区,最高气温将还有可能升高。如果冷平流到来,最高气温则要下降。如果少云,最高气温也较高,如果多云阴天,最高气温也会降低。

3.2.2 估算最高气温的日际变化量 无明显系统影响时,最高气温一般出现在 15～16时,夏季往往也会出现在 17时甚至稍后,最高气温的变化主要与风、云、降水有密切的关系,应分别统计出最高气温因的气象条件主要有合适的大尺度天气形势,气流停滞区、近地面静小风,大气边界层存在强逆温层,强日照和低相对湿度以及以上条件持续多日维持等[1]。为了提高霾天气的预测预报水平,国内外各界展开了各类研究。中国气象科学研究院对雾霾等低能见度天气进行了详细分析和预测方法的研的日变化量与这些因子的对应关系,计算出它们的对最高气温变化的贡献量。得出关系式：ΔT(日际 )=ΔTn+ΔTd+ΔTr

式中 ΔTn、ΔTd、ΔTr分别为低云量 、风、降水所引起的最高气温的变温,这些变温可以根据历史统计资料编制曲线图得出,然后得出次日最高气温为T次日=T当日+ΔT(日际)。

3.2.3 冷暖平流的影响 温度的平流变化,会引起该地区增暖或变冷,如在预报时限内有冷、暖平流的影响,最高气温的预报就必须考虑温度平流的作用,有公式

式中TM为第二天最高气温的预报值,TM-1为当天最高气温的值,ΔT为风、云、降雨等非绝热因子引起的最高气温变化值,-V·为温度平流的变化值。-V·可采用近地面 850hPa等压面图上等温线与等高线,计算影响本站的平流强度,如果冷平流强度越强,降温会越大,反之则越小。

4 利用欧洲数值预报 ECMWF

利用欧洲数值预报 ECMWF中的 850hPa温度的未来几天的预报,我们可以选择其中的 24h预报来考虑本站的气温预报,可根据 850hPa高空与地面的对应关系,计算出 24h本站上空的温度预报值与实况(最低、最高)值之间的差值ΔY来建立一元回归方程,然后利用ΔY+当天最高气温或最低气温来进行本站 24h的最高、最低气温预报值。同样也可以利用850hPa 24h温度的变化情况来作一些参考,一般来说,地面由于受太阳辐射和地面的反辐射作用,气温的变化程度要比高空中要小一些,如果本站上空850hPa 24h气温的变化为-4℃,那么本站的最低气温变化将低于 4℃范围之内。

5 结语

温度预报相对于晴雨预报要难度大一些,上述一些预报方法对制作最低、最高气温预报时有一些帮助,但温度预报较复杂,特别是渝东南山区,主要考虑的影响因素要多一些,它除了要考虑温度平流、垂直运动的影响外,还要考虑本地特有的风、云、降水、雾及下垫面等因子的影响,同时也要考虑不同的季节。以上方法可以作为参考使用,在实际工作中还需进一步检验和完善。

[1] 梁必骐,等 .天气学原理[M].北京：气象出版社,1980.

P456

B

1003-6598(2010)增刊-0083-03

2010-09-10

陈勇 (1969-),男 (土家族),高工,主要从事天气预报工作。