郝占宇

摘 要：根據(jù)呼倫貝爾市不同區(qū)域的氣溫分布特點(diǎn)，開(kāi)展呼倫貝爾市下屬各個(gè)旗市區(qū)的局地小氣候分區(qū)氣溫的精細(xì)化預(yù)報(bào)方法研究，在區(qū)域劃分上對(duì)氣象預(yù)報(bào)的區(qū)域進(jìn)行跨行政領(lǐng)域的調(diào)整，不以行政區(qū)域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，而是以區(qū)域站點(diǎn)之間的最近距離為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，從而縮小氣溫精細(xì)化預(yù)報(bào)的訂正誤差，滿(mǎn)足對(duì)各個(gè)旗縣及下屬的行政村屯既快且準(zhǔn)的氣溫精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)需要。

關(guān)鍵詞：氣溫；氣候分區(qū)；預(yù)報(bào)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：P457 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）01–0-03

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)天氣變化越來(lái)越敏感，其中，氣溫變化對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)有著較大影響。呼倫貝爾地處溫帶北部，大陸性氣候顯著。獨(dú)特的地理位置差異使得各地氣溫、風(fēng)速等氣象要素存在明顯的差異和局地小氣候特點(diǎn)。局地小氣候的差異給旗縣級(jí)氣溫訂正預(yù)報(bào)帶來(lái)了一定的難度[1-3]。

1 研究背景

根據(jù)呼倫貝爾市不同區(qū)域的氣溫分布特點(diǎn)，開(kāi)展呼倫貝爾市下屬各個(gè)旗市區(qū)的局地小氣候分區(qū)氣溫的精細(xì)化預(yù)報(bào)方法研究，在區(qū)域劃分上對(duì)氣象預(yù)報(bào)的區(qū)域進(jìn)行跨行政領(lǐng)域的調(diào)整，不以行政區(qū)域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，而是以區(qū)域站點(diǎn)之間的最近距離為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，從而縮小氣溫精細(xì)化預(yù)報(bào)的訂正誤差，滿(mǎn)足對(duì)各個(gè)旗縣及下屬的行政村屯既快且準(zhǔn)的氣溫精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)需要。

2 研究方法

（1）統(tǒng)計(jì)分析呼倫貝爾市近30年歷史氣溫特點(diǎn)和16個(gè)國(guó)家氣象觀(guān)測(cè)站的歷史氣溫特點(diǎn)，選取與全市氣溫趨勢(shì)相似的代表站。

（2）綜合考慮呼倫貝爾市地形和環(huán)境對(duì)局地小氣候的影響，選取16個(gè)局地小氣候特征代表站，對(duì)全市178個(gè)旗市區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)訂正站點(diǎn)進(jìn)行局地小氣候分區(qū)，并根據(jù)氣候差異不斷調(diào)整局地小氣候分區(qū)，直至得出氣溫預(yù)報(bào)訂正最優(yōu)小氣候分區(qū)。

（3）本研究方法中的高低氣溫訂正關(guān)系—訂正模型是利用2019年3、6、9、12月（四季中各選1個(gè)月）的呼倫貝爾市下屬各個(gè)旗市區(qū)轄區(qū)內(nèi)的自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的溫度觀(guān)測(cè)資料，確定分區(qū)訂正站點(diǎn)，分別對(duì)2020年3、6、9、12月（四季中各選1個(gè)月）分區(qū)內(nèi)訂正站點(diǎn)進(jìn)行訂正預(yù)報(bào)檢驗(yàn)。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 局地小氣候分區(qū)

3.1.1 分區(qū)特征代表站選擇

呼倫貝爾市13個(gè)旗縣目前共布設(shè)200余個(gè)自動(dòng)站點(diǎn)，數(shù)據(jù)篩選中發(fā)現(xiàn)194個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化站點(diǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、連續(xù)。其中，16個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地面氣象觀(guān)測(cè)站，觀(guān)測(cè)運(yùn)行穩(wěn)定、觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)完整，將它們劃定為16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域局地分區(qū)的典型氣候代表站點(diǎn)，其余178個(gè)氣象觀(guān)測(cè)站劃定為訂正站點(diǎn)。

3.1.2 局地小氣候分區(qū)方法

由于16個(gè)代表站點(diǎn)分布不均，不同旗縣代表站距離不等，因此，將16個(gè)代表站作為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域，利用標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的站點(diǎn)與訂正站點(diǎn)間的最小距離劃分16個(gè)氣候分區(qū)。利用經(jīng)緯度計(jì)算訂正站點(diǎn)與代表站點(diǎn)之間的距離。逐一比較訂正區(qū)域站點(diǎn)與16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域站點(diǎn)之間的距離，將距離標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域站點(diǎn)最近的訂正站點(diǎn)規(guī)劃至該標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域站點(diǎn)代表的氣候分區(qū)，從而得到16個(gè)局地氣溫訂正分區(qū)。

A1{，，…，}Y{C1}

A2{，，…，}Y{C2}

A3{，，…，}Y{C3}

Am{，，…，}Y{Cm}（1）

式（1）中，Am表示m訂正的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域；表示m訂正分區(qū)內(nèi)的各站點(diǎn)；Cm表示m訂正分區(qū)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的站點(diǎn)；m代表訂正分區(qū)數(shù)量，m=16，n1≠n2≠n3≠…≠nm，為自然數(shù)，且均小于16。

3.2 分區(qū)訂正

3.2.1 分區(qū)訂正方法

考慮到呼倫貝爾市大興安嶺地形對(duì)局地氣候變化的影響，在劃分氣溫訂正區(qū)域時(shí)，選取距離接近的跨區(qū)域代表站點(diǎn)，將離得較近、海拔差異并不大的站點(diǎn)規(guī)劃在一起，從而使所規(guī)劃的氣溫訂正的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域所有的站點(diǎn)都有相似的局地氣候變化特征。由于呼倫貝爾市具有顯著的季節(jié)變化特點(diǎn)，逐月的氣候變化特征對(duì)氣溫波動(dòng)造成較大影響，因此，在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域分區(qū)訂正的影響要素中加入了標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域代表站和訂正站的月平均極端氣溫，并在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域分區(qū)訂正內(nèi)，逐月逐站建立分區(qū)極端氣溫訂正關(guān)系模型：

3.2.2 訂正模型驗(yàn)證

通過(guò)上述局地氣候特征分區(qū)氣溫訂正方法，利用呼倫貝爾市178個(gè)區(qū)域氣象監(jiān)測(cè)自動(dòng)站2019年3、6、9、12月的氣溫實(shí)況觀(guān)測(cè)原始資料，建立標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域分

3.3 精細(xì)化氣溫訂正試驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1 空間分布檢驗(yàn)

由氣溫訂正誤差空間分布（圖1）可知，高溫誤差多小于1 ℃，誤差較大的站點(diǎn)多分布在呼倫貝爾市中部大興安嶺山麓。低溫誤差在呼倫貝爾市東部和西部地勢(shì)平坦的地區(qū)較小，而中部大興安嶺山麓北部和南部誤差較大。其中，12月高溫誤差、3和12月低溫訂正大誤差的范圍較大，這主要由于、春冬兩季寒潮天氣過(guò)程多的緣故。

3.3.2 預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率檢驗(yàn)

各月整體高低溫絕對(duì)誤差如圖2所示，高溫平均絕對(duì)誤差為0.726 ℃，低溫平均絕對(duì)誤差為1.83 ℃，誤差均在2 ℃以?xún)?nèi)，訂正效果較好。其中，高溫預(yù)報(bào)效果比低溫好，各月高溫平均絕對(duì)誤差在0.6～0.89 ℃，誤差在1 ℃以?xún)?nèi)，各月低溫平均絕對(duì)誤差在1.517～2.137 ℃，

誤差在2 ℃左右。就高溫而言，3月訂正效果最好，平均誤差為0.69 ℃，9、6月次之，分別為0.77 ℃和0.82 ℃，12月訂正效果最差，平均誤差為1.05 ℃。低溫預(yù)報(bào)中6和9月訂正效果好于3月和12月，平均誤差依次為3月2.42 ℃，6月1.67 ℃，9月1.7 ℃，12月2.51 ℃。

各月不同小氣候分區(qū)的氣溫預(yù)報(bào)平均絕對(duì)誤差如圖2所示，整體高低溫絕對(duì)誤差如圖3所示。整體來(lái)看，各月各小氣候分區(qū)的高溫預(yù)報(bào)誤差均低于低溫，即高溫訂正效果比低溫好。

3月高溫訂正誤差最小為鄂倫春自治旗分區(qū)0.33 ℃，最大為博克圖分區(qū)1.8 ℃，除博克圖分區(qū)外，其他分區(qū)高溫誤差均小于1 ℃。由此可見(jiàn)，3月高溫訂正效果較好。3月低溫訂正誤差最小為新巴爾虎右旗分區(qū)，為0.84 ℃，最差為博克圖分區(qū)，高達(dá)5.56 ℃，訂正效果差異較大（圖3a）。

6月高溫訂正效果最好的分區(qū)為牙克石分區(qū)，平均誤差0.59 ℃，最差為博克圖1.67 ℃，除博克圖分區(qū)、新巴爾虎右旗分區(qū)、新巴爾虎左旗分區(qū)外，其余分區(qū)高溫訂正誤差均小于1 ℃，訂正效果較好。6月低溫訂正效果最好的為圖里河分區(qū)，誤差為0.85 ℃，其余分區(qū)誤差均超過(guò)1 ℃，額爾古納市分區(qū)誤差最高為2.97 ℃（圖3b）。

9月鄂溫克族自治旗分區(qū)高溫訂正效果最好，平均誤差為0.31 ℃，最差為博克圖分區(qū)，誤差為1.97 ℃，除博克圖分區(qū)、陳巴爾虎旗分區(qū)、新巴爾虎右旗分區(qū)和扎蘭屯分區(qū)外，其余分區(qū)誤差均小于1 ℃。9月低溫誤差最小為新巴爾虎右旗分區(qū)，1.03 ℃，最大為博克圖分區(qū)2.35 ℃（圖3c）。

12月高溫訂正效果最好為新巴爾虎右旗分區(qū)，平均誤差0.66 ℃，誤差最大為圖里河分區(qū)2.2 ℃，除圖里河分區(qū)外，其余分區(qū)誤差分布在1 ℃左右。12月低溫訂正誤差最小為小二溝分區(qū)1.36 ℃，最大為博克圖分區(qū)5.5 ℃，其中，鄂溫克族自治旗分區(qū)、莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗分區(qū)、小二溝分區(qū)、新巴爾虎右旗分區(qū)、牙克石分區(qū)和扎蘭屯市分區(qū)誤差在2 ℃以?xún)?nèi)（圖3d）。

4 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

本研究打破了以行政區(qū)域?yàn)閱挝?，高效運(yùn)用目前運(yùn)行穩(wěn)定的區(qū)域自動(dòng)氣象站觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，綜合考慮呼倫貝爾市的地理環(huán)境和各旗市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣溫分布特點(diǎn)，在氣溫訂正預(yù)報(bào)的區(qū)域劃分上進(jìn)行改進(jìn)，不再利用傳統(tǒng)的行政邊界劃分氣溫預(yù)報(bào)區(qū)域，而是采取了根據(jù)氣象自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)距離限定預(yù)報(bào)區(qū)域的技術(shù)，將距離標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域分區(qū)代表站最近的觀(guān)測(cè)站歸納在同一個(gè)預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，保證了標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域分區(qū)內(nèi)的代表站點(diǎn)和訂正站點(diǎn)具有非常相似的氣候變化局地特征，可以進(jìn)一步縮小精細(xì)化氣溫訂正誤差。本研究不僅可以滿(mǎn)足對(duì)各個(gè)旗市區(qū)快速、準(zhǔn)確的氣溫訂正業(yè)務(wù)需求，同時(shí)將提升各旗市區(qū)下屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)的精細(xì)化氣溫訂正業(yè)務(wù)水平。

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