内蒙古奈曼旗3—8月旬降水预测模型建立

张硕 张华 王彧彧 董佳蕊 赵斯日古冷 那拉苏

收稿日期：2023-11-30

作者简介：张硕（1999.6—），女，内蒙古通辽人，助理工程师，研究方向为天气预报。

摘 要：基于1960—2020年大气环流指数和奈曼旗3—8月旬降水观测资料，建立旬降水预测模型。分别利用1971—2020年与2021—2022年3—8月旬降水资料进行历史资料的拟合和预测检验，分析模型的模拟和预测效果。结果表明：可利用大气环流指数建立奈曼旗3—8月旬降水预测模型，模型显著性小于0.001，且除4月上旬预测模型R2为0.367、相关系数为0.648外，其余时段R2均大于0.5、相关性均大于0.7，达到检验标准。预测模型总体表现较好，预测结果具有一定参考性。

关键词：奈曼旗3—8月降水；相关分析；逐步回归；预测模型

中图分类号：P457.6 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

我国气象灾害发生频率随全球气候的变暖而升高，暴雨、洪涝等经常给经济社会造成巨大损失[1]，对工农业生产造成很大影响[2-3]。奈曼旗位于科尔沁沙地南缘，降水量年际变化大，且主要集中在春夏两季，土壤水分承载力差[4]，易受气候变化影响[5]，异常干旱或极端降水事件往往会带来严重损失[6-9]。故预测3—8月降水趋势，对指导当地农牧业生产和提供决策服务具有重要意义。利用大气环流指数的当年值和上年值建立奈曼旗3—8月旬降水预测模型具有可行性，模型可为奈曼旗农牧业气象服务和春夏降水预测工作提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料

国家气候中心1960—2022年88种大气环流指数资料和奈曼旗国家站1961—2022年3—8月旬降水观测资料。

1.2 方法

利用相关分析法，分析奈曼旗3—8月旬降水量与大气环流指数当年值和上年值的相关性；后采用逐步回归法，建立旬降水预测模型。再进行模型的历史拟合检验，讨论拟合效果。最后，进行模型预测检验，分析其实际预测表现。

2 结果与分析

2.1 筛选预测模型因子

分别分析1961—2020、1971—2020、1981—2020、1991

—2020年3—8月旬降水量与同期大气环流指数的当年值和上年值的相关性，根据其相关性的强弱，初步筛选出30个环流指数作为构成预测模型的因子；利用逐步回归法，剔除显著性相对较差的因子，得到建立预测模型的因子（表1）。

2.2 建立预测模型

经对比分析，利用1971—2020年资料建立的预测模型分析拟合程度最好，R2稳定，除4月上旬R2为0.379外，其余时段均大于0.5，其中5月上旬和7月中旬的R2大于0.8。模型显著性明显，均为0.000<0.001。

预测模型如下：

Y3-1=18.393+1.537X1-20.081X2-1.878X3+0.012X4-0.032X5-1.898X6-0.773X7

Y3-2=7.118-0.148X1+0.049X2+0.053X3+0.003X4-0.586X5

Y3-3=-368.779-0.164X1-0.028X2-8.876X3+0.036X4+

0.012X5+1.845X6+0.405X7+0.457X8

Y4-1=28.744-0.337X1-6.455X2+0.209X3

Y4-2=47.514-2.487X1+0.378X2-0.002X3-0.589X4-1.57X5

Y4-3=-301.227-2.799X1-1.86X2-0.306X3+0.014X4

+1.759X5+0.363X6-2.406X7

Y5-1=153.103+0.101X1-0.022X2-0.439X3+7.611X4

+0.37X5-5.538X6+13.711X7+6.454X8+4.526X9-3.857X10

Y5-2= -25.164+0.008X1+0.458X2+0.116X3-0.278X4-7.5265

Y5-3=65.621+11.653X1+2.588X2-0.391X3+0.32X4-2.636X5

Y6-1=385.941-3.18X1-0.093X2-0.01X3-2.416X4+

3.777X5- 0.008X6+7.709X7

Y6-2=291.346-5.674X1-21.252X2-3.88X3-25.028X4-0.087X5

Y6-3=29.201+0.003X1-0.006X2-4.702X3+0.465X4-0.865X5+0.005X6

Y7-1=74.005+0.011X1-1.493X2+51.636X3-1.388X4-0.883X5-0.084X6-0.233X7

Y7-2=-1790.068-0.01X1+17.771X2+16.979X3-2.4X4+5.219X5+0.034X6-1.65X7+7.113X8+0.201X9-3.635X10-0.663X11

Y7-3=1957.724+1.972X1-0.073X2-1.536X3+0.569X4

Y8-1=360.528+1.188X1+3.37X2-1.131X3-4.938X4-0.835X5

Y8-2=689.563-0.132X1-0.011X2+0.017X3-0.508X4

+4.034X5-0.583X6

Y8-3=157.217-1.751X1+0.608X2-3.25X3-0.006X4+

0.284X5-1.592X6-0.889X7

2.3 历史拟合检验

由图1～图4可知，利用预测模型拟合1971—2020年3—8月旬降水实况（结果为负值时，按0处理）。分

析了3—8月旬降水实况与拟合数据的年际变化发现，

模型对实况的拟合表现较好，对于个别年份的极值也有体现，除4月上旬相关系数为0.648外，其余时段相关系数均大于0.7，其中4月下旬、5月上旬相关系数大于0.9（表2）。

2.4 旬降水预测检验

由表3可知，对2021—2022年3—8月旬降水进行模型预测检验（结果为负值时，按0处理）。总体预测表现较好，旬降水变化趋势与实况接近，但存在个别差距较大，如6月上旬、6月下旬和8月中旬。

3 结论与讨论

可利用大气环流指数建立模型预测奈曼旗3—8月旬降水，该模型在实际业务上可操作性强。预测模型的拟合度、预测准确率较高，预测结果可用于指导当地农牧业生产和科学提供决策服务。但部分结果还有待在业务实践中进一步调整检验，如4月上旬的降水预测模型等，后续将在实际预报和气象服务中逐步调整相关参数，不断优化模型，进一步提高模型的准确率。

参考文献

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[4] 郭忠升，邵明安.半干旱区人工林草地土壤旱化与土壤水分植被承载力[J].生态学报，2003（8）：1640-1647.

[5] 吴绍洪，潘韬，刘燕华，等.中国综合气候变化风险区划[J].地理学报，2017，72（1）：3-17.

[6] 苏玥.内蒙古主要气象灾害分析与防灾减灾决策[J].内蒙古科技与经济，2019（10）：43-44.

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[9] 郭明霞，杨晶，孟玉婧，沈丽君.1961—2013年内蒙古地区极端降水时空变化分析[J].内蒙古气象，2015（1）：18-20.