劉 佳，烏文奇，張連霞

（內蒙古通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

內蒙古通遼市夏季降水量短期氣候預測方法研究

劉 佳，烏文奇，張連霞

（內蒙古通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

為提高內蒙古通遼市夏季降水量氣候預測水平，利用積分回歸法建立該地區(qū)夏季降水量短期氣候預測方法。結果表明，建立的方法物理意義清楚，所建預測模型達到了顯著水平，并且在一定程度上反映了氣候變化的過程，經(jīng)試報檢驗具有一定的實用價值。

夏季降水量；積分回歸；短期氣候預測

隨著經(jīng)濟高速、持續(xù)發(fā)展以及極端天氣氣候事件發(fā)生頻率不斷增加，短期氣候預測的重要性日益凸顯。促進經(jīng)濟發(fā)展，保護人民生命財產安全，趨利避害，防災減災，都要求短期氣候預測的水平有較大的提高。由于該項工作的復雜性，尚未取得突破性進展。有關研究指出，數(shù)值預測模式是提高氣候預測質量的關鍵途徑［1-3］，其思路可以作為短期氣候預測的借鑒。有學者提出，利用大量歷史資料通過反演，建立模型方程客觀地決定各物理參數(shù)的關系，進而求出變量的未來值以做出預測是一種有效的方法［4］。另外，許多研究指出，降水量的多少及旱澇的發(fā)生除了與當?shù)氐膬仍谝蛩赜嘘P外，還決定于大的環(huán)流形勢，而環(huán)流形勢的形成是逐漸積累演變而來的，不是某一時間 （例如某一個月份）形成的。

內蒙古通遼市夏季降水量占全年的70%左右，而夏季又正值作物、牧草、林木生長的關鍵時期，因此，探索建立科學、準確的夏季降水量預測模型，對于保障該地區(qū)農牧業(yè)生產安全、減少極端自然災害對農牧業(yè)生產造成的經(jīng)濟損失具有重要的現(xiàn)實意義。為此，該研究利用積分回歸法，以內蒙古通遼市夏季降水量前期連續(xù)資料為依據(jù)，通過反演法反復試驗，建立該地區(qū)夏季降水量的短期氣候預測模型，旨在提高該地區(qū)夏季降水量氣候預測水平。

1 資料與方法

1.1 資料 通遼市夏季降水量為科爾沁、開魯、魯北、保康、甘旗卡、庫倫、大沁他拉七站6—8月降水量的平均值距平。預測因子為500 hpa關鍵區(qū)月平均值距平及亞洲緯向環(huán)流指數(shù)距平。利用1957—1980年預測因子資料與1959—1980年降水量資料建模，以1995—2004年資料試報驗證。

1.2 方法 構建積分回歸模型：利用通遼市夏季降水量距平與其前期不同時段關鍵區(qū)500 hpa距平和以及亞洲緯向環(huán)流指數(shù)距平值序列建立積分回歸模型［5］，探討上述因子的連續(xù)變化狀況對該地區(qū)夏季降水量的預測意義。積分回歸模型為：

式（1）中，C0為待定系數(shù)，xj（t）為第 j個預測因子在 t時刻的值，aj（t）為 xj（t）對降水量的影響系數(shù)，即該預測因子每變化1個單位降水量的變化值。

在實際工作中，將求解一元積分回歸系數(shù)aj（t）的問題轉化為多元線性回歸求解系數(shù)的問題，并且一元積分回歸的值為1-n項之和，即：

在構建多個一元積分預測模型的基礎上，建立多元回歸模型作為集合預測的手段。

表1 青藏區(qū)前兩年各月及前一年各月a1i值

表2 南方區(qū)前兩年各月及前一年各月a2i值

表3 巴湖西南區(qū)前兩年各月及前一年各月a3i值

表4 新貝區(qū)前兩年各月及前一年各月a4i值

表5 亞洲緯向環(huán)流前兩年各月及前一年各月a5i值

2 結果與分析

共篩選出復相關系數(shù)在信度0.05水平以上且較為穩(wěn)定的4個500 hpa關鍵區(qū)距平和以及1個環(huán)流指數(shù)作為預測因子，以前期連續(xù)15個月的數(shù)值與通遼市夏季降水量距平分別建立了一元積分回歸預測模型，而后構建了多元回歸方程作為5個預測因子的集合預測模型。預測因子前兩年8月至前一年10月的建模情況如下。

2.1 青藏區(qū) 即青藏高原及其周邊地區(qū)（25°～40°N，70°～90°E）。 該區(qū)前兩年 8 月至前一年 10 月 500 hpa距平和對通遼市夏季降水量距平的預測模型如下：

式 （3）中，y1為通遼市夏季降水量距平的第1個預測值，x1i為上述時空500 hpa距平和值，a1i為相應系數(shù)（見表1）。復相關系數(shù)R1=0.6135，F(xiàn)1=3.82＞F0.05=3.13，達到顯著水平。

2.2 南方區(qū) 即我國南方及部分海域地區(qū) （20°～35°N，100°～120°E）。 該地區(qū)前兩年 8 月至前一年10月500 hpa距平和對通遼市夏季降水量距平的預測模型如下：

式（4）中，y2為通遼市夏季降水量的第2個預測值，x2i為上述時空500 hpa距平和值，a2i為相應系數(shù)（見表 2）。 復相關系數(shù) R2=0.6904，F(xiàn)2=5.77＞F0.05=3.13，達到顯著水平。

2.3 巴湖西南區(qū) 即巴湖西南部地區(qū) （40°～50°N，60°～80°E）。 該地區(qū)前兩年8月至前一年10月500hpa距平和對通遼市夏季降水量距平的預測模型如下：

式（5）中，y3為通遼市夏季降水量的第3個預測值，x3i為上述時空500 hpa距平和值，a3i為相應系數(shù)（見表 3）。 復相關系數(shù) R3=0.6998，F(xiàn)3=6.08＞F0.05=3.13，達到顯著水平。

2.4 新貝區(qū) 即新西伯利亞至貝湖地區(qū)（50°～65°N，80°～110°E）。 該區(qū)前兩年8月至前一年10月500hpa高度距平和對通遼市夏季降水量距平的預測模型如下：

式 （6）中，y4為通遼市夏季降水量距平的第4個預測值，x4i為上述時空500 hpa距平和值，a4i為相應系數(shù)（見表4）。復相關系數(shù)R4=0.6048，F(xiàn)4=3.65＞F0.05=3.13，達到顯著水平。

2.5 亞洲緯向環(huán)流指數(shù) 前兩年8月至前一年10月亞洲緯向環(huán)流指數(shù)距平和對通遼市夏季降水量距平值的預測模型如下：

式 （7）中，y5為通遼市夏季降水量距平的第5個預測值，x5i為上述時段亞洲緯向環(huán)流距平和值，a5i為相應系數(shù)（見表 5）。復相關系數(shù) R5=0.5579，F(xiàn)5=2.86接近F0.05=3.13。

2.6 集合預報模型 上述5個一元積分回歸預測模型的集合預報模型為：

式（8）中，y 為綜合預測值，y1、y2、y3、y4、y5分別為一元積分回歸第1個、第2個、第3個、第4個、第5個預測值。復相關系數(shù)R=0.8527，F(xiàn)=9.06＞F0.01=4.34，達到極顯著水平。

2.7 集合預測初步試用情況 利用1995—2004年資料進行試報驗證，趨勢預測準確率為80%，表明建立的方法具有一定的實用價值。

3 討論

在氣候變暖的大背景下，各種氣候變化的復雜性明顯增加，極端天氣氣候事件的發(fā)生頻率也不斷增加，提高了短期氣候預測的重要性和難度。然而，由于該項工作的復雜性，只能進行各種方法的探討。該研究建立的積分回歸預測方法具有明確的物理意義，所建模型達到了顯著水平，在一定程度上反映了氣候變化過程，經(jīng)試報證明具有一定的實用價值。但是，如同其他的短期氣候預測方法（模型）一樣，只能作為一種參考，并且必須在今后不斷探索和改進。

［1］周家斌，黃嘉佑.旱澇預測方法的現(xiàn)狀［M］//葉篤正，黃榮輝.旱澇氣候研究進展.北京：氣象出版社，1990：134-142.

［2］林本達.長期數(shù)值天氣預報研究的現(xiàn)狀［M］//葉篤正，黃榮輝.旱澇氣候研究進展.北京：氣象出版社，1990：126-133.

［3］曹鴻興.統(tǒng)計—動力預報與問題［M］//葉篤正，黃榮輝.旱澇氣候研究進展.北京：氣象出版社，1990：150-156.

［4］丑紀范.長期數(shù)值天氣預報［M］.北京：氣象出版社，1986.

［5］盧志光.農業(yè)氣象預測系統(tǒng)［M］.北京：氣象出版社，1995：114-126.

Study on Short-term Climate Prediction Method for Summer Precipitation in TongliaoCity of Inner Mongolia

LIU Jia，WU Wen-qi，ZHANG Lian-xia
（Meteorological Bureau of Tongliao City of Inner Mongolia，Tongliao 028000，China）

In order to improve the climate prediction ability for summer precipitation in Tongliao City of Inner Mongolia,the short-term climate prediction method for summer precipitation in this region was developed by integral regression.The results showed that the developed method had clear physical meaning and the established prediction model reached significant level.The prediction model reflected the climate change process to a certain extent and had practical value proved by verifications.

summer precipitation；integral regression；short-term climate prediction

P426.6；S8-1

A文章順序編號：1672-5190（2016）10-0063-02

2016－09－19

劉佳（1986—），女，助理工程師，碩士，主要從事天氣預報與服務工作。

（責任編輯：趙俊利）