黑龙江省绥化市农作物生长季极端气温的预报研究

王安娜 王力艳

摘 要：本项研究旨在完成建立的农业生长季（4月-9月）极端温度预报指标工作为主要目的，并建立了极端气温预报模型。对预报模型进行了检验分析。研究结果增加了在温度预报过程中的科学性和客观性，减少在极端温度预报中的盲目性和偶然性。

关键词：Tmax；Tmin；预报模型

1 前言

绥化市位于黑龙江省中南部、松嫩平原的呼兰河流域，地理位置处于东经124°53&apos；-128°35&apos；，北纬45°10&apos；-48°05&apos；51"，海拔高度为135～247米。从4月下旬开始春耕春播，9月份秋收，从4月到9月的农业生长季，会发生倒春寒、夏季阶段性低温等对农业生产不利的因素，这些因素都与极端气温有关，要想从根本上提高绥化市极端气温预报准确率，满足农业部门对预报质量不断提高的要求，十分有必要对绥化市极端气温的影响因素和预报方法做较为细致和系统的分析研究。

2 资料和研究方法

本研究主要利用2016年1月～2018年12月高空和地面相关资料，以绥化市北林区观测站为主的10个县站地面气象观测站日极端气温资料以及天气现象、云、湿度等资料，分析总结重要的影响温度变化因子和预报指标。

应用天气学原理、实践经验和统计学方法进行分析总结。主要使用850hPa本地上空同时刻温度T850hPa实况作为预报因子同预报量建立温度指标。在实际应用中将数值预报产品和其它分析判断结果作为预报因子，按照温度预报指标，得到预报结果。

除了重点考虑控制本地气团冷暖程度外，在选择影响温度变化的物理因子过程中，着重考虑温度局地变化方程中的相关因子，并结合本地气候和地方性以及温度的特殊变化等特点，增加所分析的影响因子。

热流量方程（ ）

表明，温度的局地变化，与温度的平流变化、垂直运动、气压变化所导致的温度变化、非绝热作用有关，是它们共同作用的结果。根据尺度分析可知，气压的变化导致局地温度的变化很小，在实际预报中可以忽略；而在近地层中，除强冷锋过境或气旋影响外，气温的平流变化和垂直运动导致的局地温度变化也是较小的，且很难量化估算。而对于某一特定的影响天气系统，云、能见度、天气现象和风向风速等气象要素是反映非绝热作用的主要因素应着重考虑。

3 绥化极端气温气候特征

绥化市平均气温分布特点同地势高低走向接近，呈现为自西南向东北或自南向北逐渐降低趋势。由于全市地势相对来说较为平坦，纬度差别不大，全市各地平均气温相差较小。冬季南部与北部最大相差3.1℃，夏季相差就更小了，只有1.3℃。各地气温的季节差异十分大。全市极端最高气温为36.6℃～38.3℃，大多出现在6～7月；全市极端最低气温为-38℃～-42℃，大多出现在1月。

一般的晴空天气条件下，随着太阳辐射的季节变化，绥化市夏半年日最高气温多出现在14～16时，日最低气温多出现在3～5时；冬半年日最高气温多出现在13～15时，日最低气温多出现在6～8时。由于冷暖气团到达影响本地的时间不同，最高气温和最低气温可以出现在一天当中的任何一个时次，比如说“倒温度”（最高气温出现在夜间或早晨，最低气温出现在之后的白天）就是典型的例子。

4 4-9月极端气温分型预报指标检验结果及应用技巧

绥化市气温直接受到冷暖气团强度、冷暖温度平流强度、天空云量状况、降雨（雪或雨夹雪）、风向风力、下垫面热容量等因素影响。在不同的季节和不同的天气条件下，各个因子所起的作用（或权重）有差别，相对来说冷暖气团强度（主要使用850hPa本地上空的温度T850hPa来表征）是最具有影响力的一个因子，其次是天空状况和天气现象，其它条件又次之，冬季等特殊月份还需要考虑逆温影响。春秋季节和冬季冷暖气团交替频繁，强度变化大，并且降水性质和下垫面日际差异也十分大，这样致使温度梯度变化较大，给气温预报带来更大难度。

4.1 4月份预报模型及检验结果

晴到多云：Tmin≈T850hPa+（0～3）℃。Tmax≈T850hPa+（13～14）。

陰雨天气：Tmin≈T850hPa+（5～7）℃。Tmax≈T850hPa+（5～7）℃。

阴天降雨或零星小雨雪、雾：Tmin≈T850hPa+（3～5）℃。Tmax≈T850hPa+（11～12）℃。

Tmin模拟预报正确率为73.3%，绝对误差为2.08，Tmin模拟预报正确率比实际预报正确率略高，但是平均绝对误差比实际预报大。Tmax和Tmin模拟预报值有比实况值系统偏低的特点，相对误差计算值分别为-1.05℃和-0.76℃。Tmax比Tmin模拟预报结果理想，Tmax模拟预报值与实况值较为接近，绝对误差只有1.08℃，比实际预报绝对误差小得多。Tmax模拟预报正确率高达96.7%，比实际预报正确率也高得多。在使用补充订正指标后，Tmin模拟预报正确率提高到86.7%，绝对误差减小到1.39，效果理想。

4.2 5月预报模型及检验结果

晴到多云：Tmin≈T850hPa+（2～3）℃。Tmax≈T850hPa+14℃左右。

阴雨天气：Tmin≈T850hPa+（4～8）℃。Tmax≈T850hP+（8～12）℃。

多云到阴、无降雨或零星小雨、雾：Tmin≈T850hPa+（3～5）℃。

Tmax≈T850hPa+（10～12）℃。

不论是Tmax还是Tmin模拟预报值与实况值相比没有明显的系统性误差存在。Tmax比Tmin模拟预报结果要理想，Tmax模拟预报值与实况值较为接近，绝对误差只有1.11℃，比实际预报绝对误差值小得多。Tmax模拟预报正确率高达100%，比实际预报正确率高得多。在使用订正指标前，Tmin模拟预报正确率比实际预报正确率略小，平均绝对误差接近实际预报。使用订正指标后，月模拟预报正确率会提高到90.3%，绝对误差值会减小到0.91，优于实际预报结果。

4.3 6月预报模型及检验结果

晴到多云（含未影响极端气温的对流性降水）：Tmin≈T850hPa+（2～3）℃。Tmax≈T850hPa+14℃。

陰雨天气：Tmin≈T850hPa+（5～7）℃。Tmax≈T850hPa+（10～12）℃。

多云到阴无降雨或零星小雨、雾：Tmin≈T850hPa+4℃。Tmax≈T850hPa+12℃。

Tmax和Tmin模拟预报值都没有明显的系统性偏差，正确率接近或高于实际预报，绝对误差小于实际预报。

4.4 7月预报模型及检验结果

晴空少云含未影响极端气温的对流性降水：Tmin≈T850hPa+（3～4）℃。Tmax≈T850hPa+（12～13）℃

阴雨天气：Tmin≈T850hPa+（5～6）℃。Tmax≈T850hPa+（8～10）℃。

多云或阴天、无降雨或零星小雨、雾：Tmin≈T850hPa+（5～6）℃。

Tmax≈T850hPa+（11～12）℃。

Tmax和Tmin模拟预报值都没有明显的系统性偏差，正确率接近或高于实际预报，绝对误差小于实际预报。

4.5 8月预报模型及检验结果

晴空少云：Tmin≈T850-08+（1～3）℃。Tmax=T850-20+（14～15）℃。

阴雨天气：Tmin=T850-08+（5～6）℃。Tmax=T850-20+（8～9）℃。

多云到阴、无降雨或零星小雨、雾：

Tmin=T850-08+（3～4）℃Tmax=T850-20+11～12℃。

利用指标模拟预报结果没有明显的系统性偏差，绝对误差比实际预报结果略小，正确率与实际预报结果相比接近或略高，温度预报指标对于实际预报有较好的指示意义。

4.6 9月预报模型及检验结果

晴空少云：Tmin≈T850hPa。08-（1～3）℃。Tmax≈T850hPa。20+（13～16）℃。

阴雨天气：Tmin=T850hPa。08+（4～6）℃。Tmax=T850hPa。20+（10～12）℃

多云或阴天、无降雨或零星小雨、雾：Tmin=T850hPa。08+3℃。

Tmax≈T850hPa。20+（14～16）℃。

最低气温模拟预报值没有系统性偏差，正确率接近或高于实际预报，尤其是最高气温模拟预报正确率达到了100%，绝对误差小于实际预报。

5 小结

1）从检验分析中可以看出，指标预报方法对指导实际预报将会起到一个较好的参考作用。

2）目前分析总结的指标不够精确和完善。

3）绥化市农业生长季极端温度预报指标和检验方法还有待于进一步补充订正和完善。

参考文献

[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社2007.