綜合運用指標(biāo)法和外推法與日較差法制作日極端氣溫預(yù)報

付雯，趙玲，王安娜

（綏化市氣象局，黑龍江綏化 152002）

綜合運用指標(biāo)法和外推法與日較差法制作日極端氣溫預(yù)報

付雯，趙玲，王安娜

（綏化市氣象局，黑龍江綏化 152002）

本文對綏化市2008-2010年逐日最高氣溫和最低氣溫以及850 hPa氣溫和天氣現(xiàn)象等資料進行分析，發(fā)現(xiàn)1-2月日極端氣溫同850 hPa氣溫具有較好的相關(guān)性，在實際工作中可以利用歐洲850 hPa氣溫等數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品作為不同天氣條件下氣溫變化的預(yù)報指標(biāo)，同時可以結(jié)合外推法預(yù)報氣溫變化。另外還發(fā)現(xiàn)氣溫日較差的一般性規(guī)律，合理利用日較差特點可以對氣溫預(yù)報起到一定的積極作用。

日極端氣溫預(yù)報；指標(biāo)法；外推法；氣溫日較差

1 引言

黑龍江省綏化市處于中高緯度地區(qū)，冷暖空氣變化頻繁，影響因素復(fù)雜，氣溫的日變化以及日較差的季節(jié)變化幅度都遠遠大于南方，所以極端氣溫預(yù)報是短期預(yù)報中的一個難題，經(jīng)過對綏化市2008-2010年逐日最高氣溫和最低氣溫以及850 hPa氣溫和天氣現(xiàn)象觀測資料進行全面細致的分析后，利用本地上空850 hPa溫度實況作為基本預(yù)報因子，同預(yù)報量即日最高氣溫Tmax和日最低氣溫Tmin之間建立了不同天氣條件下的逐月溫度預(yù)報指標(biāo)[1]。在實際應(yīng)用中將數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品和天氣現(xiàn)象分析判斷結(jié)果作為預(yù)報因子，按照溫度預(yù)報指標(biāo)，可以得到預(yù)報結(jié)果。經(jīng)過近2 a的應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)效果比較顯著，綏化市日極端氣溫預(yù)報質(zhì)量得到了顯著提高。同時在實際工作中，還發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用溫度預(yù)報指標(biāo)預(yù)報方法的基礎(chǔ)上，如果再結(jié)合外推法和氣溫日較差變化特點對預(yù)報結(jié)果做訂正可以進一步提高預(yù)報準(zhǔn)確率。

2 1月份溫度預(yù)報指標(biāo)方法應(yīng)用

分析綏化市2008-2010年逐日最高氣溫和最低氣溫以及850 hPa氣溫和天氣現(xiàn)象之間的關(guān)系后，建立不同天氣條件下綏化市1月份極端氣溫預(yù)報指標(biāo)和相應(yīng)的計算公式（表1）。T850hPa-08指08時850 hPa溫度，T850hPa-20指20時850 hPa溫度。

表1 年代際≥10℃積溫變化情況

為驗證溫度預(yù)報指標(biāo)的可靠性，利用天氣現(xiàn)象和850 hPa氣溫作為預(yù)報因子，對2011年1月份日極端氣溫作了模擬預(yù)報，并對模擬預(yù)報結(jié)果和實際預(yù)報結(jié)果進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)模擬預(yù)報結(jié)果正確率高于實際預(yù)報，利用指標(biāo)法預(yù)報極端氣溫具有較好的可靠性，結(jié)果如表2所示，其中氣溫預(yù)報正確是指預(yù)報溫度與實況溫度絕對誤差在2℃以內(nèi)。

表2 2011年1月模擬預(yù)報與實際預(yù)報結(jié)果

3 外推法在極端溫度預(yù)報中的應(yīng)用

外推法是在已知當(dāng)日實況極端氣溫的前提下，利用當(dāng)日T850hPa和次日T850hPa預(yù)測值的溫差推測出次日極端氣溫的方法。一般情況下，預(yù)測最低氣溫選取08時T850hPa資料，預(yù)測最高氣溫選取20時T850hPa資料。舉例說明預(yù)報思路，以2012年2月16-19日為例，從表3可看出，17日歐洲溫度預(yù)報結(jié)果顯示17日20時T850hPa比16日高1.1℃，又已知16日最高溫度實況為-11.4℃，那么預(yù)報17日最高溫度比16日高1℃左右，預(yù)測值為-10.4℃，與實況-10.7℃很接近。

表3 T850hPa預(yù)報資料與實況溫度對照表（單位：℃）

應(yīng)用外推法預(yù)報日極端氣溫簡單易行，但缺點也很突出。如果24 h的極端氣溫預(yù)測錯誤，那么后面幾天都會跟著出現(xiàn)錯誤，尤其在天氣現(xiàn)象變化劇烈時僅僅利用外推法預(yù)報溫度準(zhǔn)確率很難保證。

4 日較差在極端溫度預(yù)報中的應(yīng)用

4.1 日較差方法概述

日較差方法是利用前一日最高溫度實況減去夜間降溫幅度得到當(dāng)日最低氣溫預(yù)報值，或者利用當(dāng)日最低溫實況加上白天升溫幅度得到當(dāng)日最高氣溫預(yù)報值。而降溫幅度或升溫幅度則是用前一日最高溫減去當(dāng)日最低溫度，或者當(dāng)日最高溫度減去當(dāng)日最低溫度得到的。由于太陽輻射季節(jié)變化，綏化市每個月的晝夜溫差都會發(fā)生變化，需要預(yù)報員每天記錄實況溫度，對日較差規(guī)律進行長期總結(jié)。

4.2 利用日較差預(yù)報最低氣溫

為了準(zhǔn)確預(yù)報出最低氣溫，首先要掌握昨日最高氣溫到當(dāng)日最低溫的降溫幅度規(guī)律，經(jīng)過對綏化市1月份歷史資料進行分析后，建立了最低氣溫預(yù)報公式（表4）。

表4 綏化市1月份最低氣溫預(yù)報公式

以預(yù)報2012年1月19日最低氣溫為例。歐洲EC預(yù)報資料顯示綏化18日08時T850hPa為-16.7℃，19日為-18℃，從趨勢上看溫度略有下降，有弱冷空氣入侵，這兩天早晨都是晴天，如果用外推法推測，18日實況溫度為-23.2℃，那么19日應(yīng)該比-23.2℃略低1℃左右，預(yù)報-24℃比較合適。但是值得注意的是，18日最高氣溫實況為-10.6℃，白天升溫幅度較大，如果夜晚降溫近14℃才能達到-24℃的預(yù)報值，這時就需要用溫度日較差法進行訂正和調(diào)整。因為在穩(wěn)定的天氣系統(tǒng)中，下半月Tmin=Tmax（昨日）-（10～ 12）℃。也就是說，比較前一天的最高氣溫，夜間降溫幅度為11℃左右，可以考慮預(yù)報-22℃，實況顯示19日最低溫度為-19.6℃，這樣就會使最低氣溫預(yù)報絕對誤差減小2℃左右。

4.3 利用日較差預(yù)報最高氣溫

為了準(zhǔn)確預(yù)報出最高氣溫，首先要掌握通常情況下當(dāng)日最低氣溫到當(dāng)日最高氣溫的升溫幅度規(guī)律，經(jīng)過對綏化市1月份歷史資料進行分析后，建立了最高氣溫預(yù)報公式（表5）。

表5 綏化市1月份最高氣溫預(yù)報公式

以預(yù)報2012年1月20日最高氣溫為例。歐洲EC預(yù)報資料顯示綏化19日20時T850hPa為-16.5℃，20日為-23.8℃，從趨勢上看溫度下降，但是考慮天氣有變化，預(yù)報20日多云有微量降雪，利用溫度指標(biāo)法預(yù)報20日白天最高氣溫為-16℃左右，實況顯示20日最高氣溫為-13℃，預(yù)報錯誤。如果用日較差方法預(yù)報，已知20日早晨最低氣溫實況為-20℃，按照升溫幅度則可以預(yù)報白天最高氣溫是-13℃，預(yù)報正確。

4.4 日較差法的適用范圍

應(yīng)用日較差法做溫度預(yù)報，時效越近，準(zhǔn)確度越高，由于以當(dāng)日下午的最高氣溫實況做基礎(chǔ)，掌握當(dāng)晚降溫幅度規(guī)律后就能比較容易的預(yù)測出次日早上的最低氣溫，最低氣溫預(yù)測出來以后再根據(jù)日較差的規(guī)律和天空狀況就能基本確定次日的升溫幅度進而推測出最高氣溫，以此類推。這種方法最適合在24 h之內(nèi)使用，之后時效越長準(zhǔn)確率越低。

特殊情況下，例如在倒溫度（最高氣溫出現(xiàn)在夜間或早晨，最低氣溫出現(xiàn)在白天）天氣變化時這種方法不適用，日較差法適用于極端氣溫出現(xiàn)在正常時刻時，即最低氣溫出現(xiàn)在夜間或早晨，最高氣溫出現(xiàn)在下午。

另外，在一日之內(nèi)影響的冷暖氣團溫度變化幅度較大時，這種方法不適用。以2012年5月13日為例，早上最低氣溫為0.3℃，白天受強暖空氣影響，天氣晴好，升溫迅速，15時出現(xiàn)最高氣溫為22.5℃，夜間有強干冷空氣快速入侵，到14日早晨時又是晴好天氣，最低氣溫為-1.9℃，在這種白天升溫22.2℃夜晚又降溫24.4℃的特殊情況下，日較差遠遠大于通常規(guī)律。

5 小結(jié)

（1）利用預(yù)報指標(biāo)法預(yù)報日極端氣溫，能夠相對獨立的分析預(yù)報未來7 d的氣溫變化，準(zhǔn)確率高，適用時間長，但72 h以后數(shù)值預(yù)報資料的準(zhǔn)確性下降會影響預(yù)報準(zhǔn)確率；外推法簡單易行，但要以前一天極端氣溫為基礎(chǔ)，如果前期預(yù)報錯誤或者天氣現(xiàn)象變化大，后期溫度更容易預(yù)報錯誤；日較差法適用時間短，時效性強，能夠大大提高24 h預(yù)報的準(zhǔn)確率。這三種預(yù)報方法各有優(yōu)缺點，建議在實際工作中把這三種預(yù)報方法結(jié)合起來應(yīng)用，以最大限度的提高氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率。

（2）對于24 h內(nèi)的氣溫預(yù)報，先用溫度指標(biāo)得出溫度數(shù)值范圍，然后運用日較差法和外推法縮小范圍，最后運用允許2℃誤差內(nèi)的評分技巧確定最終預(yù)報值。日較差方法尤其適用于24 h最低氣溫，48 h的最低氣溫也還可以運用這個方法，但是準(zhǔn)確率會有所降低。對于24 h之后的預(yù)報可以采用以溫度指標(biāo)方法為主，外推法和日較差法為輔的思路。例如用指標(biāo)法得出未來7 d內(nèi)的最低氣溫，再用溫差法和日較差法推測出最高氣溫。

（3）溫度指標(biāo)方法和日較差規(guī)律都是逐月進行總結(jié)的，但實際上天氣變化具有連續(xù)性，每個月月末和月初的過渡是連續(xù)的，只是為了總結(jié)階段性特點才人為的把指標(biāo)分成十二個月，所以在實際的預(yù)報工作中，要注意節(jié)氣存在年際差異性，靈活應(yīng)用。

P457.3

A

1002－252X（2012）03－0020－03

2012－6－1

付雯（1985-），女，黑龍江省哈爾濱市人，黑龍江大學(xué)，本科生，助理工程師.