贵州省24 h气温主观预报分析

周永水，李天江，石 艳

(贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

贵州省24 h气温主观预报分析

周永水，李天江，石 艳

(贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

利用贵州省过去50 a一般观测站资料和过去20 a基本观测数据，统计分析了贵州省各个站点极端高温和极端低温的分布；并统计分析了不同区域不同季节的白天和晚上不同天气状况下的当日最高气温和最低气温之差以及当日最低气温和平均露点温度之差，结果表明：①在贵州地区白天夜晚均为晴天的高低温差四季都在10℃以上，白天为多云的状况下温差次之，白天为阴天和有降水的温差维持在3.0～7.5℃之间；②除了贵州西部春季晴和多云状况下最低温度和露点温差较高外，其余地区随季节和纬度的差异温差保持在0～3.9℃。

极端高温；极端低温；最高气温；最低气温；露点温度

1 引言

气温预报一直是天气预报的重要组成部分，近年来由于全球气候变化的影响，严寒、高温热浪、短时强降水等极端天气现象频发[1，2]，民众对于天气预报的要求和关注度也越来越高。随着社会的发展以及人们生活水平的不断提高，天气预报已深入社会行业的各个方面。气温预报既是干旱、霜冻、冻雨等灾害天气预报的基础，也是农林牧渔部门的作业和规划的重要参考，同时对于群众的生活、工作以及出行都有重要的指示意义。

气温预报最近几十年得到了快速的发展，目前已有台站开展和尝试气温预报的精细化研究[3-4]。影响气温预报的因素多且复杂，客观预报方法以发展数值预报模式以及考虑了初值及模式的不确定性的多模式集合预报[5，6]为主，经过几十年的技术发展， 数值预报系统已经能够提供具有较高可信度的中期时效(一周或更长) 的天气形势与大尺度天气过程[7，8]。尽管数值预报取得了巨大的成就并在业务预报中发挥了巨大作用， 但预报员的作用依然是不可替代的，数值预报的优势在于所依据的物理定律的普适性与制作预报过程的客观性， 以及定量化的预报结果，但不可避免地把复杂的大千世界简单化， 几条已经被大大简化处理的物理定律并不能概括全部天气变化事实， 并且数值预报系统所包含的大量计算方案与参数的设定其实带有经验性与一定程度的主观随意性， 因此数值预报的客观性是有局限的[9]。与数值预报相反，预报员在实践中积累的经验来源于对真实天气过程的体验， 突破了模式在认识上的局限， 有可能对模式不能把握的天气过程做出更好的预报。贵州位于青藏高原东部，受高原大地形条件影响下的天气预报难度高。再加上由于地势高差悬殊，垂直方向差异较大以及季风环流的交替影响，天气形势复杂多样。这样复杂的天气状况要求预报员在分析天气系统时主观上具有更高的敏感性以及对数值预报的订正。

本文主要利用贵州省过去50 a气象站点观测数据，计算贵州省84个站点历史极端最高最低气温、不同天气状况下最高最低气温的关系、露点温度和最低气温的关系，给预报员对数值预报进行主观订正时提供参考。

2 资料与方法

本文使用的温度观测和预报资料包括：1961—2010年贵州84个县站观测站逐日最高、最低气温观测以及1991—2010贵州省国家基本观测站地面观测资料。

影响气温变化的因素有温度平流、垂直运动以及非绝热变化项3项[10]，本文主要讨论非绝热变化对局地气温变化的影响，故对于有冷暖平流影响的天气则予以剔除，垂直运动项在一级近似方程中为小项，予以忽略，将剩下的个例天气状况按白天和夜晚分别分为晴天、多云、阴天、雨天，并按照贵州地势从东到西逐渐升高的趋势选择有代表性的站点(从东到西分别为三穗、贵阳、兴仁)，按照不同季节分类予以讨论。其中最低气温和最高气温差以及最低气温和温度露点差均为1991—2010气温差之平均。同时，利用历史资料对平均温差作TS评分检验，在±2℃的范围内，求出命中率，以考察平均温差的适用性。

3 极端气温分布状况

从贵州省84县站的极端最高气温分布来看(图1)：贵州省内共有包括赤水、南部边缘和东部在内9个县站极端高温在40℃以上，极端高温的历史极值为赤水在2006年8月18日出现的42.3℃；省内其余地区的极端高温都在40℃以下，特别是位于25.5°～27°N之间贵州中西部的大部分县站极端高温都在35℃以下，位于贵州最西端的威宁历史极端高温只有31.5℃，出现在1991年6月1日。贵阳的历史极端气温出现在1961年7月2日为35.4℃。

图1 贵州省84县站极端最高气温

从贵州省84县站的极端最低气温分布来看(图2)：贵州省所有县站的极端低温都在0℃以下，赤水由于地处河谷低洼地带，极端低温仅为-1.9℃，出现在1961年1月16日；南部边缘几个县站极端低温在-5℃以上，其余大部分地区极端低温都在-5～12℃之间；而威宁的极端低温是全省最低的，达到了-15.3℃，出现在1977年2月9日。由于中部一线地理海拔位置较高，极端低温大部分都在-10℃左右。

图2 贵州省84县站极端最低气温

4 不同天气状况下最高气温和最低气温差

本文的所指的最高气温和最低气温之差，是指00—17时的日最高气温和当日20—次日08时的最低气温之差，这样，预报员在知道当日最高气温的形势下，可以利用此数据对次日最低气温的预报作出订正和参考。即Min=Max-X；其中Max为00—17时的日最高气温，X为当日20—次日08时的最低气温之差统计平均值，Min为计算出的当夜最低气温。在研究中还发现，有的天气状况对应的个例样本较少，研究结果表明这些较少样本的个例在反演过程中跳跃性较大，不利于线性规律的提取和总结，故剔除了其中少于30次个例的样本。

从贵州中部(以贵阳为例)不同季节和不同天空状况下最高气温和最低气温之差(表1)来看：在白天是晴空的情况下，4个季节的温差均达到10℃以上，特别是在春、秋、冬季，白天晴天升温较快，夜间晴空辐射降温明显，温差均在13℃以上，春秋季节接近14℃，而夏季夜空晴朗的情况下，辐射降温不如其他季节明显，温差为11.8℃。利用这些数值反演历史数据命中率在80%左右。在春、秋、冬季若白天多云，晚上天空晴朗，温差虽不如前一种情况大，但是也在11℃左右，夏季白天多云的温差则为9.7℃，反演命中率基本在80%以上。在贵州中部地区的春、夏、冬季，白天阴天，夜晚晴空的天空状况较为少见，只有秋季这种天空状况出现频率较高；在白天阴天的情况下，白天辐射增温较弱，温差减小，维持在4.4～7.4℃之间，命中率基本在80%以上，且在秋季夜晚多云时命中率达到90%以上。在白天有降水的情况下，四季夜晚出现晴空和多云的频率极低；夏季白天降水对温度影响小于其他季节，温差较其他季节大，但是在白天有降水的情况下，温差普遍比其他情况更小，在3.8～6.5℃之间。

表1 贵州中部(贵阳)不同状况下高低温差/命中率(℃/%)(*表示样本个例少，舍去，下同)

从贵州东部(以三穗为例)不同季节和不同天空状况下最高气温和最低气温之差(表2)来看：在贵州东部晴朗的冬季，由于白天辐射增温和夜晚辐射降温较为剧烈，平均温差达到了17.3℃，而在其他季节，白天夜晚均为晴空的温差没有冬季剧烈，温差范围在10.9～13.6℃之间，命中率在秋季和冬季出现明显的下滑，维持在70%左右，且东部地区由于离静止锋较远，白天晴朗夜晚降水的频率很低。在白天多云、夜晚为晴空和多云情况下，冬季温差仍然远远高于其他季节分别达到14.2℃和11.4℃，在其他状况下温差在6.7～9.8℃之间，冬季命中率略低。白天阴天夜晚晴空的天气现象在东部四季出现的频率也很低，而在其他几种天气现象配置下，温差范围在3.9～7.5℃之间，命中率在80%上下。白天降水晚上晴或多云的现象在东部地区也很少出现，在冬季白天出现降水的情况下，温差普遍较小分别为2.6℃、3.6℃，其他天气现象的温差则在4.8～7.2℃之间，命中率也基本接近80%。

从贵州西部(以兴仁为例)不同季节和不同天空状况下最高气温和最低气温之差(表3)来看：夏季由于季风的建立和加强，西部特别是西南部地区水汽输送良好，白天为晴空，夜晚也为晴空出现了58次，除此外，夏季夜晚为其他天气现象的频率更低均不到30次，在别的季节白天为晴空的情况下，平均温差范围在10.5～14.7℃，最大温差低于东部和中部。在白天多云的情况下，夜晚为晴空的温差仍然要明显高于夜晚为其他天空状况的时候，温差在10.3～12.3℃，全年其他天空状况的温差在7.3～10.1℃，命中率普遍高于80%。白天为阴天，夜晚为晴或多云的天气也很少出现，夜晚为阴天或有降水天气的温差在4.2～5.6℃。同样，白天有降水，晚上晴或多云的天气也很少见，而夜晚阴天或有降水的温差则在3.2～6.9℃，夏、秋季高，冬、春季低，命中率在80%以上。

5 不同天气状况下露点温度和最低温度差

本文的所指的最低气温和温度露点之差，是指当日20—次日08时的最低气温和当日00—17时的平均温度露点之差；预报员在知道00—17时平均露点的形势下，可以利用此数据对次日最低气温的预报作出订正和参考。即Min=Dew+Y，Dew为00—17时平均露点，Y是当日20时—次日08时的最低气温和当日00—17时的平均温度露点之差的统计平均值，Min是计算出来的当夜最低气温。同上，少于30次个例的样本予以剔除，且考虑到在降水特别是锋面一侧有降水的情况下，露点差异不能很好反映温度的变化[10]，故对有降水的天气个例予以剔除。

表2 贵州东部(三穗)不同状况下高低温差/命中率(℃/%)

表3 贵州西部(兴仁)不同状况下高低温差/命中率(℃/%)

从贵州中部(以贵阳为例)最低温度和露点温度之差(表4)来看：在秋季、冬季和春季，随着夏季风撤退和冬季风的建立，从孟加拉湾和南海的水汽输送减弱，水汽含量减少，空气更不容易达到饱和，最低气温和露点差比夏季和秋季差别更为明显，在3种天气形势组合下，温差范围为1.6～3.9℃，最大温差出现在春天白天夜晚均为晴空状态下；夏季由于水汽充沛，最低气温和露点温度差范围更小且波动振幅小，维持在1.1～1.8℃。由于波动振幅更小，命中率也明显高于其他几个季节接近90%。

表4 贵州中部(贵阳)不同状况下最低气温和露点温度差/命中率(℃/%)

从贵州西部(以兴仁为例)最低温度和露点温度之差(表5)来看：春季的差值远远高于其他季节，特别是在白天为晴或多云夜间为晴空的形势下，温差分别达到了4.5℃和7.8℃； 在其他天气形势下，温差也在2.5℃以上；在另外3个季节，冬季温差范围为1.2～2.5℃，夏季和秋季的温差范围较小在0.1～1.7之间，西部地区不同形势的温差反演命中率基本在80%以上。

表5 贵州西部(兴仁)不同状况下最低气温和露点温度差/命中率(℃/%)

从贵州东部(以三穗为例)最低温度和露点温度之差(表6)来看：东部地区白天为阴天，夜间晴空的天气很少出现，且东部地区在不同的天空状况下，温差振幅普遍小于中西部地区，冬季白天多云和阴天形势下，温差分别为2.2℃和2.9℃，其余天气形势下波动范围均小于2℃，在0.0～1.8℃之间；在白天为晴空的形势下，温差波动最高不超过0.9℃。在夏季和秋季，除了白天夜晚为阴天的形势下反演命中率为81%，其余天气形势均高于90%。

表6 贵州东部(三穗)不同状况下最低气温和露点温度差/命中率(℃/%)

6 小结和讨论

① 贵州省的极端气温分布，与贵州的地形走向以及地理纬度有着密切的联系，40℃以上极端高温除赤水外分布在东部和南部边缘地区，中部一线地势高处极端高温普遍在35℃以下；中部一线也是-10℃以下极端低温几种分布区域。

② 不同天气状况下当日最高气温和当夜最低气温之差来看，在贵州地区白天夜晚均为晴天的温差四季都在10℃以上，白天为多云的状况下温差次之，白天为阴天和白天有降水的温差两者较为接近，总体差距较小，维持在3～7.5℃之间，并随着季节和地区的差异而有所变化；

③ 不同天气状况下当日平均露点温度和当夜最低气温差，由于露点温度的保守性及贵州地区水汽条件良好，温差总体上呈现波动幅度较小，除了贵州西部春季晴和多云状况下温差分别为4.5℃及7.8℃外，其余地区随季节和纬度的差异温差略有变化，温差保持在0～3.9℃；

本文存在的问题：一是在统计分析中过滤了冷暖平流的影响，对于冷空气南下当日以及热低压发展增强当日的温差变化未经相关统计分析；二是在最高温度和最低温度以及最低温度和露点温度分析中的时间序列只有20a，造成有些天气配置样本过少，不能对此类天气配置做出客观的反映。三是统计分析中采用3个站点分别代表贵州的西部、中部和东部地区，由于贵州地形复杂多变，对于一些与代表站点地理和气候特征差异明显的站点会存在明显的代表性误差。

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2014-05-06

周永水(1982—)，男，工程师，主要从事短期天气预报工作。

1003-6598(2015)01-0027-05

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