呼伦贝尔市气候分区气温精细化订正预报方法研究

郝占宇

摘 要：根据呼伦贝尔市不同区域的气温分布特点，开展呼伦贝尔市下属各个旗市区的局地小气候分区气温的精细化预报方法研究，在区域划分上对气象预报的区域进行跨行政领域的调整，不以行政区域为标准，而是以区域站点之间的最近距离为标准进行划分，从而缩小气温精细化预报的订正误差，满足对各个旗县及下属的行政村屯既快且准的气温精细化预报服务需要。

关键词：气温；气候分区；预报方法

中图分类号：P457 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–0-03

现代农业生产对天气变化越来越敏感，其中，气温变化对农牧业生产有着较大影响。呼伦贝尔地处温带北部，大陆性气候显著。独特的地理位置差异使得各地气温、风速等气象要素存在明显的差异和局地小气候特点。局地小气候的差异给旗县级气温订正预报带来了一定的难度[1-3]。

1 研究背景

根据呼伦贝尔市不同区域的气温分布特点，开展呼伦贝尔市下属各个旗市区的局地小气候分区气温的精细化预报方法研究，在区域划分上对气象预报的区域进行跨行政领域的调整，不以行政区域为标准，而是以区域站点之间的最近距离为标准进行划分，从而缩小气温精细化预报的订正误差，满足对各个旗县及下属的行政村屯既快且准的气温精细化预报服务需要。

2 研究方法

（1）统计分析呼伦贝尔市近30年历史气温特点和16个国家气象观测站的历史气温特点，选取与全市气温趋势相似的代表站。

（2）综合考虑呼伦贝尔市地形和环境对局地小气候的影响，选取16个局地小气候特征代表站，对全市178个旗市区乡镇预报订正站点进行局地小气候分区，并根据气候差异不断调整局地小气候分区，直至得出气温预报订正最优小气候分区。

（3）本研究方法中的高低氣温订正关系—订正模型是利用2019年3、6、9、12月（四季中各选1个月）的呼伦贝尔市下属各个旗市区辖区内的自动气象监测站点的温度观测资料，确定分区订正站点，分别对2020年3、6、9、12月（四季中各选1个月）分区内订正站点进行订正预报检验。

3 研究内容

3.1 局地小气候分区

3.1.1 分区特征代表站选择

呼伦贝尔市13个旗县目前共布设200余个自动站点，数据筛选中发现194个乡镇精细化站点数据准确、连续。其中，16个国家标准地面气象观测站，观测运行稳定、观测数据完整，将它们划定为16个标准区域局地分区的典型气候代表站点，其余178个气象观测站划定为订正站点。

3.1.2 局地小气候分区方法

由于16个代表站点分布不均，不同旗县代表站距离不等，因此，将16个代表站作为标准区域，利用标准区域的站点与订正站点间的最小距离划分16个气候分区。利用经纬度计算订正站点与代表站点之间的距离。逐一比较订正区域站点与16个标准区域站点之间的距离，将距离标准区域站点最近的订正站点规划至该标准区域站点代表的气候分区，从而得到16个局地气温订正分区。

A1{，，…，}Y{C1}

A2{，，…，}Y{C2}

A3{，，…，}Y{C3}

Am{，，…，}Y{Cm}（1）

式（1）中，Am表示m订正的标准区域；表示m订正分区内的各站点；Cm表示m订正分区内标准区域的站点；m代表订正分区数量，m=16，n1≠n2≠n3≠…≠nm，为自然数，且均小于16。

3.2 分区订正

3.2.1 分区订正方法

考虑到呼伦贝尔市大兴安岭地形对局地气候变化的影响，在划分气温订正区域时，选取距离接近的跨区域代表站点，将离得较近、海拔差异并不大的站点规划在一起，从而使所规划的气温订正的标准区域内，该区域所有的站点都有相似的局地气候变化特征。由于呼伦贝尔市具有显著的季节变化特点，逐月的气候变化特征对气温波动造成较大影响，因此，在标准区域分区订正的影响要素中加入了标准区域代表站和订正站的月平均极端气温，并在标准区域分区订正内，逐月逐站建立分区极端气温订正关系模型：

3.2.2 订正模型验证

通过上述局地气候特征分区气温订正方法，利用呼伦贝尔市178个区域气象监测自动站2019年3、6、9、12月的气温实况观测原始资料，建立标准区域分

3.3 精细化气温订正试验结果分析

3.3.1 空间分布检验

由气温订正误差空间分布（图1）可知，高温误差多小于1 ℃，误差较大的站点多分布在呼伦贝尔市中部大兴安岭山麓。低温误差在呼伦贝尔市东部和西部地势平坦的地区较小，而中部大兴安岭山麓北部和南部误差较大。其中，12月高温误差、3和12月低温订正大误差的范围较大，这主要由于、春冬两季寒潮天气过程多的缘故。

3.3.2 预报准确率检验

各月整体高低温绝对误差如图2所示，高温平均绝对误差为0.726 ℃，低温平均绝对误差为1.83 ℃，误差均在2 ℃以内，订正效果较好。其中，高温预报效果比低温好，各月高温平均绝对误差在0.6～0.89 ℃，误差在1 ℃以内，各月低温平均绝对误差在1.517～2.137 ℃，

误差在2 ℃左右。就高温而言，3月订正效果最好，平均误差为0.69 ℃，9、6月次之，分别为0.77 ℃和0.82 ℃，12月订正效果最差，平均误差为1.05 ℃。低温预报中6和9月订正效果好于3月和12月，平均误差依次为3月2.42 ℃，6月1.67 ℃，9月1.7 ℃，12月2.51 ℃。

各月不同小气候分区的气温预报平均绝对误差如图2所示，整体高低温绝对误差如图3所示。整体来看，各月各小气候分区的高温预报误差均低于低温，即高温订正效果比低温好。

3月高温订正误差最小为鄂伦春自治旗分区0.33 ℃，最大为博克图分区1.8 ℃，除博克图分区外，其他分区高温误差均小于1 ℃。由此可见，3月高温订正效果较好。3月低温订正误差最小为新巴尔虎右旗分区，为0.84 ℃，最差为博克图分区，高达5.56 ℃，订正效果差异较大（图3a）。

6月高温订正效果最好的分区为牙克石分区，平均误差0.59 ℃，最差为博克图1.67 ℃，除博克图分区、新巴尔虎右旗分区、新巴尔虎左旗分区外，其余分区高温订正误差均小于1 ℃，订正效果较好。6月低温订正效果最好的为图里河分区，误差为0.85 ℃，其余分区误差均超过1 ℃，额尔古纳市分区误差最高为2.97 ℃（图3b）。

9月鄂温克族自治旗分区高温订正效果最好，平均误差为0.31 ℃，最差为博克图分区，误差为1.97 ℃，除博克图分区、陈巴尔虎旗分区、新巴尔虎右旗分区和扎兰屯分区外，其余分区误差均小于1 ℃。9月低温误差最小为新巴尔虎右旗分区，1.03 ℃，最大为博克图分区2.35 ℃（图3c）。

12月高温订正效果最好为新巴尔虎右旗分区，平均误差0.66 ℃，误差最大为图里河分区2.2 ℃，除图里河分区外，其余分区误差分布在1 ℃左右。12月低温订正误差最小为小二沟分区1.36 ℃，最大为博克图分区5.5 ℃，其中，鄂温克族自治旗分区、莫力达瓦达斡尔族自治旗分区、小二沟分区、新巴尔虎右旗分区、牙克石分区和扎兰屯市分区误差在2 ℃以内（图3d）。

4 关键技术和创新点

本研究打破了以行政区域为单位，高效运用目前运行稳定的区域自动气象站观测数据，综合考虑呼伦贝尔市的地理环境和各旗市区、乡镇的气温分布特点，在气温订正预报的区域划分上进行改进，不再利用传统的行政边界划分气温预报区域，而是采取了根据气象自动监测站点距离限定预报区域的技术，将距离标准区域分区代表站最近的观测站归纳在同一个预报标准区域内，保证了标准区域分区内的代表站点和订正站点具有非常相似的气候变化局地特征，可以进一步缩小精细化气温订正误差。本研究不仅可以满足对各个旗市区快速、准确的气温订正业务需求，同时将提升各旗市区下属的乡镇的精细化气温订正业务水平。

参考文献

[1] 邱学兴，王东勇，陈宝峰.T639模式预报系统误差统计和订正方法研究[J].气象，2012，38（5）：526-532.

[2] 李佰平，智协飞.ECMWF模式地面气温预报的四种误差订正方法的比较研究[J].气象，2012，38（8）：897-902.

[3] 胡江林，张德山，王志斌，等.北京地區未来1～3天昼夜气温预报模型[J].气象，2005，31（1）：67-68.