陳 勇

(重慶市黔江區(qū)氣象局,重慶 黔江 409000)

重慶市渝東南地區(qū)溫度預報方法初探

陳 勇

(重慶市黔江區(qū)氣象局,重慶 黔江 409000)

影響溫度變化主要考慮的因素是溫度平流、垂直運動及一些非絕熱因子如：云、霧、降水、風、低層大氣穩(wěn)定度等的影響。該文簡要介紹如何應用天氣學原理知識和實際工作經(jīng)驗來制作區(qū)域氣溫預報的方法和思路,并參考數(shù)值預報的結(jié)果來具體制作當?shù)氐臍鉁仡A報。

氣溫;預報;方法

1 引言

氣溫變化對于經(jīng)濟建設和人們的日常生活與生產(chǎn)都有著重要的影響,特別是災害性天氣的溫度變化(如霜凍、寒潮、高溫、低溫)常會給工農(nóng)業(yè)帶來一定的損失。同時,氣溫又是大氣狀態(tài)的基本要素,它的變化對天氣系統(tǒng)的演變起著重要的作用。渝東南山區(qū)有著相似的地形條件,其溫度預報一直是要素預報中的難點,從 2009年市局公眾預報質(zhì)量排名開始,渝東南各區(qū)縣整體排名普遍靠后,究其原因分析,主要還是溫度 (最高、最低)把握不準,預報容易產(chǎn)生較大的誤差。因此準確把握氣溫的預報對提高預報準確率,提高氣象服務效果有非常重要的意義。

2 影響氣溫變化的主要因素

2.1 溫度平流的影響

溫度平流是由于沿水平氣流方向上氣溫分布不均勻時,空氣冷暖平流所引起的局地氣溫變化,暖平流使局地氣溫上升,冷平流使氣溫下降。氣溫變化的程度取決于溫度平流的強度,它是一個決定日平均氣溫的主要因子,同時,溫度平流對于氣溫日變化也有很大的影響,常常會掩蓋氣溫的正常日變化。如：當強冷空氣入侵時,氣溫明顯下降,一直處于負變溫,最低氣溫有可能出現(xiàn)在白天時段。

2.2 垂直運動的影響

垂直運動對氣溫變化的影響,主要決定于垂直運動的方向、強度以及大氣的層結(jié)狀況。當大氣層結(jié)穩(wěn)定時,有上升運動,將產(chǎn)生絕熱冷卻,引起局地氣溫下降;有下沉運動時,引起局地升溫。當大氣層結(jié)不穩(wěn)定時,上升運動則引起局地氣溫上升,下沉運動引起氣溫下降。如果大氣層結(jié)是中性平衡狀態(tài),則垂直運動對氣溫的變化沒有太大的作用,在平原地區(qū),垂直運動較小,而本區(qū)為渝東南山區(qū),垂直運動作用相對較大。

2.3 非絕熱因子的影響

氣溫的非絕熱變化是空氣與外界熱量交換的結(jié)果,包括輻射、湍流交換、蒸發(fā)凝結(jié)等過程,主要表現(xiàn)在大氣低層。當氣團移過或靜止于某一地方時,會影響氣團的溫濕特征。當冷空氣移到暖的下墊面時,氣溫會不斷地升高,這里除去下沉增溫的絕熱作用外,主要受到一些非絕熱因子的影響。

2.3.1 云的影響 影響氣溫日變化最根本的因子是太陽輻射,云影響輻射,對地面熱量的收支有很大的影響,當白天有云時,可以減少地面得到的太陽輻射,使地面受熱減少,氣溫不至于太高;當夜間有云時,可以增加向地面的反輻射,減小地面的有效輻射,使地面不致散失更多的熱量,降溫減小。因此,晴天氣溫日變化大,溫差大;陰雨天氣溫日變化小,溫差小。

2.3.2 霧的影響 霧的影響與云的影響基本類似,它主要影響太陽輻射,使地面吸收太陽輻射減少,增加向地面的反輻射。霧天氣溫日變化小,溫差也小。2.3.3 降水的影響 雨滴在降落過程中不斷地蒸發(fā),并大量吸收周圍空氣中的熱量,地面氣溫就降低。在降雪的情況下,氣溫一般不很低,降雪過后,由于地面積雪反射太陽輻射,減少地面吸收熱量,積雪融化也消耗熱量,因此氣溫下降明顯。

2.3.4 風的影響 湍流交換強度取決于風速的大小,風速大時,湍流交換強,有利于空氣熱量上下交換,使白天氣溫增溫減緩。風速小時,不利于空氣熱量上下交換,氣溫增溫加速。夜間,地面輻射冷卻,常出現(xiàn)輻射逆溫,湍流將空氣熱量向下傳遞,風速大時,向下的熱通量也大,使最低氣溫降溫趨緩;風速小時,向下的熱通量減少,最低氣溫下降加速,日變化增大,所以有風時,氣溫日變化小,無風時,氣溫日變化較大。

2.3.5 低層大氣穩(wěn)定度的影響 湍流熱量交換不僅與風速大小有關,與層結(jié)穩(wěn)定度也有關,如低層大氣層結(jié)穩(wěn)定時,地面熱量不易向上傳遞到較高層次,日出后地面接受太陽輻射,大氣熱量聚積在近地面層內(nèi),氣溫劇烈上升。如層結(jié)穩(wěn)定度小,湍流容易將地面熱量傳遞到較高層次,日出后地面氣溫緩慢上升,氣溫日變化減小。

3 氣溫的預報

在實際工作中,我們只做最高氣溫和最低氣溫的預報,而不做平均氣溫的預報。只是當強冷空氣入侵時,我們考慮是否有強降溫天氣時,才考慮平均氣溫的估算,以判斷平均氣溫降溫是否達到 6℃或 8℃以上春秋冬強降溫的標準。

3.1 最低氣溫的預報

最低氣溫預報是冬季預報要考慮的重點內(nèi)容,最低氣溫的高低和出現(xiàn)時間,隨季節(jié)和氣象條件的不同而不同。據(jù)多年觀測資料統(tǒng)計,以黔江區(qū)為代表的渝東南地區(qū)夏季最低氣溫多數(shù)出現(xiàn)在凌晨 2～3時,冬季往往出現(xiàn)在 6～7時,春秋兩季則常出現(xiàn)在 4～5時,以上這只是在正常情況下,如遇強冷空氣入侵或者有強降水系統(tǒng)時,氣溫會一直下降,最低氣溫有時可能會出現(xiàn)在白天。

3.1.1 天氣形勢分析法 如果在預報時限內(nèi),無明顯天氣系統(tǒng)影響,可參考前一天最低氣溫的量值。如有鋒面過境時,則必須考慮鋒面的強度、移動的方向和經(jīng)過本站的時間,分析平流變溫和非絕熱因子對最低氣溫的影響,一般來說,最低氣溫的變化比最高氣溫和平均氣溫變化要稍小一些。

3.1.2 經(jīng)驗法 如果在預報時限內(nèi),沒有鋒面和強的降水系統(tǒng)影響時,可通過當天夜間的氣象條件和前 1d進行最低氣溫比較,來預測夜間的最低氣溫,例如：前 1d最低氣溫為 9℃,當天早晨最低氣溫為11℃,則第二日最低氣溫也基本在 9～11℃之間;如果預測當夜云量比前一晚上有增加時,最低氣溫要稍微向上升一些,其幅度可在 0.5～1.0℃之間,反之則下降一些。

3.1.3 夜間降溫量法 如果沒有明顯的天氣系統(tǒng)影響,最低氣溫變化也不是太大,在預報中可根據(jù)當天 16時氣溫作為基本值和夜晚降溫量的差值來預報最低氣溫,其中夜晚降溫量ΔT主要根據(jù)天空云量的多少加上風速來判斷降溫量的具體數(shù)值。公式為：Tm=T16-ΔT,根據(jù)本站 1960—2008年的歷史資料可統(tǒng)計出：少云微風情況下 (云量為 0～3,風3m/s以下),降溫約 11～13℃,多云微風或少云有風 (云量 4～7,風 4m/s以上 ),降溫為 8～10℃,陰天 (天空云量為 8成以上)降溫為 6～7℃,雨天則為5～6℃。但季節(jié)不一樣降溫有差別,一般冬季的溫差要比夏季的偏大一些。

3.1.4 利用指標站比較法 如有明顯天氣系統(tǒng)過境影響時,可選擇上游某一相鄰測站如武隆等,如有強冷空氣影響時,則選擇渝東北較近站點如奉節(jié)作為本站的指標站,把指標站的最低氣溫和本站的最低氣溫進行一下歷史資料的對比,得出兩地最低氣溫的變化關系,作為本站最低氣溫的參考。例如：鋒面過后指標站最低氣溫較前一天降了 5℃,根據(jù)上述統(tǒng)計關系可得出一些思路：如果本站的ΔT比指標站的ΔT要小一些,則預報本站的最低氣溫只降 3～4℃;反之則考慮降 6℃以上。但應用此方法還要考慮兩站之間天氣條件的差異及天氣系統(tǒng)的過境時間。

3.2 最高氣溫的預報

最高溫度預報是夏季天氣預報的重要內(nèi)容之一,最高氣溫的預報有點類似于最低氣溫的預報,但最高氣溫的變化往往大于最低氣溫的變化,如果有天氣系統(tǒng)影響時,最高氣溫的變化會更加明顯。

3.2.1 利用天氣形勢法 預報最高氣溫,應先比較前一、二天的最高氣溫變化,判斷影響本站的氣團特性,如果還處于在暖區(qū),最高氣溫將還有可能升高。如果冷平流到來,最高氣溫則要下降。如果少云,最高氣溫也較高,如果多云陰天,最高氣溫也會降低。

3.2.2 估算最高氣溫的日際變化量 無明顯系統(tǒng)影響時,最高氣溫一般出現(xiàn)在 15～16時,夏季往往也會出現(xiàn)在 17時甚至稍后,最高氣溫的變化主要與風、云、降水有密切的關系,應分別統(tǒng)計出最高氣溫因的氣象條件主要有合適的大尺度天氣形勢,氣流停滯區(qū)、近地面靜小風,大氣邊界層存在強逆溫層,強日照和低相對濕度以及以上條件持續(xù)多日維持等[1]。為了提高霾天氣的預測預報水平,國內(nèi)外各界展開了各類研究。中國氣象科學研究院對霧霾等低能見度天氣進行了詳細分析和預測方法的研的日變化量與這些因子的對應關系,計算出它們的對最高氣溫變化的貢獻量。得出關系式：ΔT(日際 )=ΔTn+ΔTd+ΔTr

式中 ΔTn、ΔTd、ΔTr分別為低云量 、風、降水所引起的最高氣溫的變溫,這些變溫可以根據(jù)歷史統(tǒng)計資料編制曲線圖得出,然后得出次日最高氣溫為T次日=T當日+ΔT(日際)。

3.2.3 冷暖平流的影響 溫度的平流變化,會引起該地區(qū)增暖或變冷,如在預報時限內(nèi)有冷、暖平流的影響,最高氣溫的預報就必須考慮溫度平流的作用,有公式

式中TM為第二天最高氣溫的預報值,TM-1為當天最高氣溫的值,ΔT為風、云、降雨等非絕熱因子引起的最高氣溫變化值,-V·為溫度平流的變化值。-V·可采用近地面 850hPa等壓面圖上等溫線與等高線,計算影響本站的平流強度,如果冷平流強度越強,降溫會越大,反之則越小。

4 利用歐洲數(shù)值預報 ECMWF

利用歐洲數(shù)值預報 ECMWF中的 850hPa溫度的未來幾天的預報,我們可以選擇其中的 24h預報來考慮本站的氣溫預報,可根據(jù) 850hPa高空與地面的對應關系,計算出 24h本站上空的溫度預報值與實況(最低、最高)值之間的差值ΔY來建立一元回歸方程,然后利用ΔY+當天最高氣溫或最低氣溫來進行本站 24h的最高、最低氣溫預報值。同樣也可以利用850hPa 24h溫度的變化情況來作一些參考,一般來說,地面由于受太陽輻射和地面的反輻射作用,氣溫的變化程度要比高空中要小一些,如果本站上空850hPa 24h氣溫的變化為-4℃,那么本站的最低氣溫變化將低于 4℃范圍之內(nèi)。

5 結(jié)語

溫度預報相對于晴雨預報要難度大一些,上述一些預報方法對制作最低、最高氣溫預報時有一些幫助,但溫度預報較復雜,特別是渝東南山區(qū),主要考慮的影響因素要多一些,它除了要考慮溫度平流、垂直運動的影響外,還要考慮本地特有的風、云、降水、霧及下墊面等因子的影響,同時也要考慮不同的季節(jié)。以上方法可以作為參考使用,在實際工作中還需進一步檢驗和完善。

[1] 梁必騏,等 .天氣學原理[M].北京：氣象出版社,1980.

P456

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1003-6598(2010)增刊-0083-03

2010-09-10

陳勇 (1969-),男 (土家族),高工,主要從事天氣預報工作。