3 建立次日凌晨最低气温预报方程的操作步骤及方程参数的物理意义
将气象站至少一年完整(没有缺测记录)的自动站资料(12个月A文件)放到“农业气象信息及预报工具平台”数据库里,就可分别计算出该站春、夏、秋、冬四季的最低气温短期预报方程。优选出(2)式中的三个预报因子(X1、X2、X3),并求得b0、b1、b2、b3等四个回归系数。当然,只有春秋两季的预报方程对霜冻预报有意义。
下面以锦河农场秋季最低气温预报方程为例,来说明方程参数的物理意义。
锦河秋季最低气温预报方程优选因子为:
X1 --- 14点风速(F14);
X2 ---- 14点露点(Td14);
X3 ----14点空气相对湿度(RH14)。
预报方程参数为:
b0 ---- 23.551;
b1 ---- -0.520;
b2 ---- 0.154;
b3 ---- -0.205。
从14点到次日凌晨降温幅度的预报式可以写成:
△T = 23.551 -0.520•X1 + 0.154•X2 -0.205•X3 …… (3)
其中,参数b1是负数(-0.520),表示14点风速X1越大,上下层空气对流交换越强,幅射降温较慢,这样降温幅度就小一些;反之亦反。14点风速(X1)每提高1 m/s,降温幅度(△T)减小0.520℃。
参数b3是负数(-0.205),表示14点空气相对湿度越高,空气中水气越大,空气比重也越大,降温速度就较慢,而且在降温过程中水汽越容易凝结成露,释放出热量,从而使降温幅度更加减小;反之亦反。14空气相对湿度(X3)每提高10(%),降温幅度(△T)减小2.05℃。
在这里回归系数b2 是正数(0.154),表示14点露点越高,降温幅度越大;14点露点(X2)每提高1℃,降温幅度(△T)增大0.154℃。这个系数是正数,咋看起来好像不合理,其实是因为在同一回归方程里,受到14点相对湿度干扰的结果。如果单独建立降温幅度(△T)与14点露点间的一元线性回归方程,其回归系数就是负值了。
每天在14点观测之后,将14点气温(T14)、14点风速(X1)、14点露点(X2)和14点空气相对湿度(X3)代入(3)式和(1)式,就会计算出次日凌晨最低气温(Tm)。
当0 < Tm ≤ 2时,可预报有轻霜;
当Tm ≤ 0时,可预报有霜冻。
4 霜冻预报举例
锦河2016年09月26日,T14(14点气温℃)、x1(14点风速m/s)、x2(14点露点℃)、x3(14点相对湿度%),分别为:12.2、2.9、1.8、49.0,代入(3)式和(1)式,
△T = 23.551 -0.520•2.9 + 0.154•1.8 -0.206•49.0 ≈ 12.2(℃)
Tm = T14 – △T = 12.2 -12.2 = 0.0(℃)
这里,次日最低气温预报值(Tm)为0.0℃(见表1),预报次日有霜冻,实测次日最低气温为-0.2℃,果真有霜冻。
锦河2016年09月27日,T14(14点气温℃)、x1(14点风速m/s)、x2(14点露点℃)、x3(14点相对湿%),分别为:11.3、4.8、-6.1、29.0,代入(3)式和(1)式,
△T = 23.551 -0.520•4.8 + 0.154•(-6.1) -0.206•29.0 ≈ 14.1(℃)
Tm = T14 – △T = 11.3 -14.1 = -2.8(℃)
这里,次日最低气温预报值(Tm)为-2.8℃(也见表1),继续预报次日有霜冻,实测次日最低气温为-1.3℃,果真也有霜冻。
表1:霜冻预报举例
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年-月-日 14点气温 14点风速 14点露点 14点湿度 最低气温预报 实测最低气温
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2016-09-26 12.2 2.9 1.8 49.0 0.0 -0.2
2016-09-27 11.3 4.8 -6.1 29.0 -2.8 -1.3
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