尹先龍 王鑫凱

(臨海市氣象局，浙江 臨海 317000)

0 引 言

臨海地處浙江中部沿海，介于28°40′～29°04′N，120°49′～121°41′E之間。年平均氣溫17.7℃，年降水量1686.7 mm，6月上、中旬—7月上旬為梅汛期降雨集中期，7—9月以晴熱天氣為主，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水時(shí)空分布不均。[1]

影響本地區(qū)的主要降水系統(tǒng)有低渦切變、高空槽、臺(tái)風(fēng)、地面倒槽等，當(dāng)降水系統(tǒng)影響時(shí)，臨海常位于切變南側(cè)、高空槽前、暖區(qū)內(nèi)西南暖濕氣流以及臺(tái)風(fēng)、地面倒槽控制下，對(duì)應(yīng)的降水云系多數(shù)由西南向東北方向移動(dòng)。

利用人工增雨技術(shù)，合理開(kāi)發(fā)空中水資源，是緩解地方旱情，保障供水的有效手段[2-3]。人工影響天氣理論和方法是否正確，只有通過(guò)評(píng)估的效果來(lái)檢驗(yàn)，但人工增雨技術(shù)效果評(píng)估一直是一個(gè)世界難題，因此科學(xué)、客觀的效果檢驗(yàn)?zāi)軜O大地推動(dòng)人工增雨技術(shù)的健康持續(xù)發(fā)展[4]。

1 資料及方法

采用2018年1號(hào)作業(yè)點(diǎn)的資料，現(xiàn)列表1如下：

表1 2018年臨海市人工增雨作業(yè)情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果

可用方法有：序列分析、區(qū)域?qū)Ρ确治?、區(qū)域歷史回歸統(tǒng)計(jì)等。本文擬用區(qū)域歷史回歸統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)技術(shù)[5-8]。它基于地面歷史與實(shí)時(shí)降雨量資料，采用正態(tài)分布理論、最小二乘法理論、t-檢驗(yàn)法等數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，計(jì)算步驟嚴(yán)明，可研性強(qiáng)，適用范圍廣?；诘孛娼涤炅抠Y料的區(qū)域歷史回歸統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法要求統(tǒng)計(jì)變量滿足正態(tài)分布，通常情況下，地面降雨量不滿足這個(gè)條件，需要對(duì)地面降雨量進(jìn)行正態(tài)變換、正態(tài)檢驗(yàn)。將服從或近似服從正態(tài)分布的代換變量作為新變量，并建立一元線性回歸方程，計(jì)算增雨量，最后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可信度檢驗(yàn)。

1.1 合理性分析

根據(jù)中國(guó)局《人工增雨作業(yè)效果檢驗(yàn)技術(shù)指南(2016版)》，合理性分析是利用雷達(dá)等觀測(cè)資料結(jié)合火箭作業(yè)的方位和仰角確定判定目標(biāo)云系是否在地面火箭的有效射程以內(nèi)，來(lái)判斷作業(yè)過(guò)程是否合理。

由于臨海國(guó)家基本站處于牛頭山庫(kù)區(qū)的上風(fēng)方和上游地區(qū)，不受人影作業(yè)的催化劑影響；且兩者受相同或相似的天氣系統(tǒng)影響，有可比性。根據(jù)表1計(jì)算臨海(1981—2010年)各日12 h歷史平均值(分夜間和白天)。如表2所示：

表2 臨海站(58660)對(duì)應(yīng)表1各日歷史平均值

根據(jù)作業(yè)期間，影響區(qū)(以牛頭山中尺度站K8608降水量為代表)的實(shí)際降水量減去表2中對(duì)比區(qū)相應(yīng)期間的平均降水量，作為作業(yè)效果。而2018年3月19日白天、4月4日夜間、5月22日白天庫(kù)區(qū)的降水量分別為4.6,0.1,5.6 mm，小于各自對(duì)比區(qū)的平均降水量，分別是10.1,4.7,6.2 mm。顯然不符合實(shí)際，應(yīng)該舍去。

1.2 相關(guān)性分析

把符合合理性分析要求的人影作業(yè)，其對(duì)應(yīng)時(shí)段的實(shí)際降水量減去對(duì)比區(qū)的自然降水量，其值從小到大排列為：

5.0，6.7，6.7，12.4 …………y

把相應(yīng)的自然降水量也從小到大進(jìn)行排列：

2.9，3.2，4.8，8.3 …………x

相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

說(shuō)明影響區(qū)與和對(duì)比區(qū)兩者降水量的相關(guān)程度較高。

表3 x，y數(shù)組相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算

1.3 統(tǒng)計(jì)變量的正態(tài)檢驗(yàn)和正態(tài)變換

1)求數(shù)組y的標(biāo)準(zhǔn)差：

取n=4，則有經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)值：0，0.25，0.5，0.75。

同理，由表3數(shù)據(jù)得：-2.7/3.234，-1.0/3.234，-1.0/3.234，4.7/3.234，

即：-0.8349，-0.3092，-0.3092，1.4533。

查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)表得到數(shù)組y中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的理論分布函數(shù)值，為：

0.2033，0.3783，0.3783，0.9265。

4)求出數(shù)組y中每個(gè)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)值與對(duì)應(yīng)的理論分布函數(shù)值的差值(取絕對(duì)值)。即：0.2033，0.1283，0.1217，0.1765。

1.4 建立區(qū)域歷史回歸方程

由表3數(shù)據(jù)，即得：b=23.18/18.42=1.2584，

故有一元線性回歸方程：y=1.2584x+1.66。

1.5 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果的顯著性檢驗(yàn)

2 問(wèn)題探討

根據(jù)上述回歸方程，對(duì)經(jīng)過(guò)合理性分析的4次作業(yè)過(guò)程(表1數(shù)據(jù))，進(jìn)行效果再分析，如表4所示。

表4 2018年臨海市人工增雨作業(yè)效果主客觀比較

2.1 優(yōu) 點(diǎn)

1)從表4看，總體評(píng)估結(jié)果：區(qū)域歷史統(tǒng)計(jì)回歸方程分析(客觀)比序列分析(主觀)方法的值大，有利于地方政府為百姓辦實(shí)事的業(yè)績(jī)提升。

2)區(qū)域歷史回歸方程分析，可利用國(guó)家基本站(58660)積累的歷史資料，事先計(jì)算出一年中各日(分夜間和白天)的歷史平均值，對(duì)應(yīng)代入方程即可得出效果評(píng)估值，既簡(jiǎn)單又方便。也為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)指揮抗旱增雨、水庫(kù)蓄水和凈化城市空氣質(zhì)量等決策，快速提供效果評(píng)估。

3)為個(gè)人積累經(jīng)驗(yàn)，為單位積累歷史個(gè)例，為后來(lái)者快速融入人工影響天氣工作提供理論指導(dǎo)。

2.2 缺 點(diǎn)

1)上述1.2相關(guān)分析中的兩數(shù)組，雖然相關(guān)性好，但是各自以一個(gè)站點(diǎn)，代表區(qū)域平均，顯得過(guò)于簡(jiǎn)化，與《人工增雨作業(yè)效果檢驗(yàn)技術(shù)指南》(2016版)的要求有所出入。

2)數(shù)組x的值有較長(zhǎng)的時(shí)間序列，而數(shù)組y的取值是以牛頭山中尺度站K8608實(shí)際降水減去數(shù)組x相對(duì)應(yīng)區(qū)間的值求得的，也即是所說(shuō)的人影增雨效果。這樣求得的回歸方程，沒(méi)有理論可供參考。

3)樣本n=4，數(shù)量少，能否很好地代表總體，值得商榷。

3 改進(jìn)措施

3.1在上級(jí)人影專家指導(dǎo)下，規(guī)范劃定作業(yè)影響區(qū)和對(duì)比區(qū)，增加兩區(qū)中尺度站密度，積累較長(zhǎng)序列的降水資料，能夠較好地代表兩區(qū)的降水歷史平均值。

3.2繼續(xù)進(jìn)行人影業(yè)務(wù)試驗(yàn)。收集盡可能多的樣本數(shù)，使有限的樣本能夠代表或接近總體規(guī)律。完善1.4節(jié)中一元線性回歸方程，使之更好地應(yīng)用到業(yè)務(wù)工作中。