重慶市武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)方法探析

周小豐　萬成豪　郭慧

摘要? ? 利用周期分析、方差分析、逐步回歸法建立重慶市武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)武隆全年的溫度、降水、干旱、低溫、區(qū)域暴雨次數(shù)等要素進(jìn)行預(yù)報(bào)，同時(shí)提出了長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技巧，實(shí)現(xiàn)了長期預(yù)報(bào)的動(dòng)態(tài)化、定量化、自動(dòng)化。采用武隆長期預(yù)報(bào)方案，對(duì)提高氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有非常高的價(jià)值，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災(zāi)救災(zāi)等有很重要的作用。

關(guān)鍵詞? ? 長期預(yù)報(bào);數(shù)據(jù)處理;自動(dòng)化;預(yù)報(bào)檢驗(yàn);重慶武隆

中圖分類號(hào)? ? P457? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）03-0196-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中始終占據(jù)著重要的位置，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的良好、可持續(xù)的發(fā)展直接關(guān)系到糧食安全問題，直接影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。重慶市武隆區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要種植烤煙、茶葉、水稻、玉米等農(nóng)作物，其生長發(fā)育離不開適宜的氣象條件、生長條件、生長環(huán)境、管理技術(shù)等，尤其是氣象條件、生長環(huán)境對(duì)農(nóng)作物的長勢(shì)、產(chǎn)量和質(zhì)量等均會(huì)產(chǎn)生影響。

長期預(yù)報(bào)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)趨利避害有著重要意義。經(jīng)過長期檢驗(yàn)，采用武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)方案，對(duì)提高氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有非常高的價(jià)值，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災(zāi)救災(zāi)等有很重要的作用。

1? ? 長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)原理

武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)，首先采用對(duì)折法[1]，即在n/2個(gè)序列中尋找一個(gè)長周期，然后用方差分析法[2]尋找多個(gè)主要或次要周期。最后用逐步回歸法尋找因子，建立最優(yōu)方程：y=f（x）。逐步回歸是從一個(gè)因子開始，按對(duì)y作用的顯著程度從大到小依次逐個(gè)引入的回歸方法。逐步回歸的每一步都進(jìn)行F檢驗(yàn)，以保證每次引入新的顯著因子之前回歸方程只包含顯著因子。

武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)集合了周期分析、方差分析、逐步回歸法，可發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的穩(wěn)定性，它不隨序列的長短發(fā)生較大的差異，實(shí)現(xiàn)了長期預(yù)報(bào)的動(dòng)態(tài)化、定量化、自動(dòng)化。

2? ? 長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)處理技巧

2.1? ? 伏旱數(shù)據(jù)處理技巧

伏旱預(yù)報(bào)主要是伏旱強(qiáng)度預(yù)報(bào)、伏旱開始期預(yù)報(bào)，其數(shù)據(jù)處理直接決定了預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因而伏旱數(shù)據(jù)處理技巧顯得特別重要[3-4]。重慶伏旱標(biāo)準(zhǔn)：6月下旬至9月上旬任意連續(xù)20～29 d內(nèi)日均降水量≤1.3 mm為輕度，任意連續(xù)30～39 d日均降水量≤1.3 mm為中度;任意連續(xù)40～49 d日均降水量≤1.3 mm為重度;50 d以上日均降水量≤1.3 mm為特重。因?yàn)榉祻?qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)是以日均降水量≤1.3 mm出現(xiàn)的天數(shù)多少來定，所以可通過預(yù)報(bào)出天數(shù)即可確定強(qiáng)度。1957—2018年武隆區(qū)伏旱天數(shù)數(shù)據(jù)序列見表1。

2.1.1? ? 伏旱強(qiáng)度數(shù)據(jù)處理技巧。如果天數(shù)<20 d，表示未出現(xiàn)伏旱，即未達(dá)到輕度伏旱的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槊磕攴底钌僖灿?0 d左右，所以將<20 d的一律統(tǒng)計(jì)為10，多段伏旱以最大的一段伏旱為準(zhǔn)。樣本資料保存在一個(gè)名為“fh525ts_伏旱”的文件中，可以隨時(shí)減少或增加，實(shí)現(xiàn)了樣本資料的動(dòng)態(tài)性。預(yù)報(bào)時(shí)用修改好的數(shù)據(jù)文件重名為“fh525ts”。

2.1.2? ? 伏旱開始期處理技巧。無伏旱編碼為620，6月21日編碼為621，6月22日編碼為622。依此類推，7月1日編碼為631，9月10日編碼為702。樣本資料是放在一個(gè)名為“fh525tsq_伏旱開始期”的文件中，可以隨時(shí)減少或增加，預(yù)報(bào)時(shí)用修改好的數(shù)據(jù)文件重名為“fh525tsq”。

2.1.3? ? 夏旱、春旱、秋旱和冬旱的強(qiáng)度及開始期預(yù)報(bào)。其他季節(jié)干旱的強(qiáng)度及開始期預(yù)防與伏旱有相似之處，數(shù)據(jù)處理參照以上方法操作即可。在實(shí)際應(yīng)用中，要綜合其他方法確定，開始期要遵循全重慶市的伏旱預(yù)報(bào)大環(huán)境。

2.2? ? 區(qū)域暴雨次數(shù)處理技巧

武隆區(qū)域暴雨次數(shù)是指3個(gè)以上重慶市氣象局規(guī)定的考核站點(diǎn)，達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)，記為1次區(qū)域暴雨。考核用20：00至翌日20：00或8：00至翌日8：00的實(shí)際雨量，跨季節(jié)時(shí)以20：00至翌日20：00雨量為準(zhǔn)。每年區(qū)域暴雨次數(shù)基本反映了當(dāng)年的強(qiáng)降水天氣過程次數(shù)，在汛期氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)中有重要作用，次數(shù)多意味著當(dāng)年暴雨洪澇偏重。表2是2011—2018年武隆區(qū)域暴雨次數(shù)數(shù)據(jù)序列。

因?yàn)閰^(qū)域自動(dòng)站完整資料從2011年開始，所以取資料年限為2011—2018年。取每年實(shí)際出現(xiàn)的強(qiáng)降水天氣過程次數(shù)形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)序列。樣本資料保存在一個(gè)名為“fh525ts_區(qū)域暴雨次數(shù)”的文件中，可以隨時(shí)減少或增加，預(yù)報(bào)時(shí)用修改好的數(shù)據(jù)文件重名為“fh525ts”，結(jié)果查看伏旱天數(shù)。大到暴雨次數(shù)、高溫日數(shù)預(yù)報(bào)等數(shù)據(jù)處理，可參照武隆區(qū)域暴雨次數(shù)數(shù)據(jù)處理方法。

2.3? ? 春季低溫?cái)?shù)據(jù)處理技巧

輕度春季低溫是指連續(xù)2候的候平均氣溫<常年同期候平均氣溫2 ℃以上，重度為連續(xù)3候或以上的候平均氣溫<常年同期候平均氣溫2 ℃以上。春季低溫預(yù)報(bào)主要是預(yù)報(bào)低溫的強(qiáng)度[5]，而春季低溫強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)是以實(shí)際出現(xiàn)的候數(shù)來確定的，因而只要預(yù)報(bào)出候數(shù)，即可決定強(qiáng)度。表3是1959—2018年的春季低溫候數(shù)數(shù)據(jù)序列。

“0”是指未出現(xiàn)春季低溫。取每年實(shí)際出現(xiàn)的春季低溫候數(shù)形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)序列，出現(xiàn)多次春季低溫以大的一次為準(zhǔn)。樣本資料存放在一個(gè)名為“fh525ts_春季低溫”的文件中，可以隨時(shí)減少或增加，預(yù)報(bào)時(shí)用修改好的數(shù)據(jù)文件重名為“fh525ts”，結(jié)果查看伏旱天數(shù)。秋季低溫、春秋季連陰雨預(yù)報(bào)等數(shù)據(jù)處理可參照春季低溫?cái)?shù)據(jù)處理方法。

3? ? 自動(dòng)化處理

武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用VB 6.0語言編程，其程序界面如圖1所示?？梢钥闯?，在這個(gè)長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，降水、平均氣溫、日照、伏旱強(qiáng)度、伏旱開始期、極端最高氣溫、極端最低氣溫等要素可以直接預(yù)報(bào)。春秋季低溫、春旱天數(shù)、伏旱天數(shù)、區(qū)域暴雨次數(shù)、春秋季陰雨等要素預(yù)報(bào)，要用相應(yīng)的文件替換掉“fh525ts”，然后查看伏旱天數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果。

4? ? 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

根據(jù)對(duì)武隆2016—2018年伏旱天數(shù)、伏旱開始期、區(qū)域暴雨次數(shù)、春季低溫候數(shù)、夏旱天數(shù)等要素的計(jì)算，其結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，2016年、2017年春季低溫候數(shù)報(bào)錯(cuò)，其余要素按照預(yù)報(bào)的定量數(shù)據(jù)來確定其有無或強(qiáng)度，全部預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。通過2016—2018年的應(yīng)用，除了在春季低溫候數(shù)、極端最高氣溫、極端最低氣溫、春旱等項(xiàng)目的預(yù)報(bào)中有一定的差錯(cuò)外，各項(xiàng)目預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高達(dá)86.7%。從3年的實(shí)際使用上看，武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)方案均表現(xiàn)較好，用它來作武隆長期預(yù)報(bào)具有很好的參考價(jià)值。

5? ? 結(jié)語

重慶市武隆長期預(yù)報(bào)方案采用周期分析、方差分析、逐步回歸法等建立長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可以進(jìn)行全年的溫度、降水、干旱、低溫、區(qū)域暴雨次數(shù)等要素預(yù)報(bào)。長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技巧主要是進(jìn)行分類處理，尋找最佳數(shù)據(jù)序列，具有靈活、方便、簡單、實(shí)用的特點(diǎn)。可以采用替換文件的方法實(shí)現(xiàn)長期預(yù)報(bào)的動(dòng)態(tài)化、定量化、自動(dòng)化。從3年的實(shí)際使用上看，武隆區(qū)長期預(yù)報(bào)方案均表現(xiàn)較好，用它來作武隆長期預(yù)報(bào)具有較好的效果。采用武隆長期預(yù)報(bào)方案對(duì)提高氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有非常高的價(jià)值，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災(zāi)救災(zāi)等有很著重要的作用。

6? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 黃嘉佑.氣象統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報(bào)方法[M].北京：氣象出版社，2000：60-75.

[2] 中國氣象局.氣象站天氣分析和預(yù)報(bào)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989：321-332.

[3] 朱鵬，王洪兵，劉惠云.金塔縣主要?dú)庀鬄?zāi)害及氣象預(yù)報(bào)服務(wù)對(duì)策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（23）：212.

[4] 崔修來，孫瑤，王東.干旱監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究綜述[J].南方農(nóng)業(yè)，2019，13（20）：151-152.

[5] 檀艷靜，張佳華，姚鳳梅，等.中國作物低溫冷害監(jiān)測(cè)與模擬預(yù)報(bào)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2013，32（7）：1920-1927.