利用卡爾曼濾波方法作逐日極端溫度預(yù)報(bào)

利用卡爾曼濾波方法作逐日極端溫度預(yù)報(bào)杜世光趙福燕董平安（淮北市氣象局235000）摘要利用2003年8?/FONT>9月T213和個(gè)別實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，通過對(duì)影響淮北市極端氣溫的諸要素進(jìn)行詳盡分析，再利用多元回歸法分別建立了淮北市24h最高、最低氣溫預(yù)報(bào)方程。用卡爾曼濾波方法進(jìn)行迭代訂正回歸系數(shù)，建立了動(dòng)態(tài)的溫度預(yù)報(bào)方法。但在2003年10月試報(bào)中平均誤差較大。關(guān)鍵詞卡爾曼濾波極端溫度引言目前，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用的方法很多，但對(duì)于制作連續(xù)性預(yù)報(bào)量，如溫度、濕度、風(fēng)等要素的預(yù)報(bào)，主要還是以統(tǒng)計(jì)回歸預(yù)報(bào)方法為主。例如：MOS預(yù)報(bào)、滾動(dòng)預(yù)報(bào)、PP預(yù)報(bào)（完全預(yù)報(bào)法）等，由于這些數(shù)值產(chǎn)品釋用方法需要積累大量的數(shù)值產(chǎn)品歷史資料樣本（至少兩年），而數(shù)值預(yù)報(bào)模式在2?/FONT>3年內(nèi)不斷改變，因而數(shù)值產(chǎn)品的歷史資料難以連續(xù)，使MOS預(yù)報(bào)等方法的預(yù)報(bào)能力受到限制?？柭鼮V波方法現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用，其最大優(yōu)點(diǎn)是不需要太多的歷史資料，所建的方程，其預(yù)報(bào)因子與預(yù)報(bào)量之間的關(guān)系是隨時(shí)間的變化而改變的，避免了一般統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法所建立的方程隨時(shí)間推移、氣候變遷，預(yù)報(bào)誤差增大、甚至不可用的缺點(diǎn)?？柭鼮V波原理卡爾曼濾波在數(shù)學(xué)上是一種統(tǒng)計(jì)估算方法，通過處理一系列帶有誤差的實(shí)際量測(cè)數(shù)據(jù)而得到的物理參數(shù)的最佳估算。在氣象應(yīng)用上，根據(jù)濾波的基本思想，利用前一時(shí)刻預(yù)報(bào)誤差的反饋信息及時(shí)修正預(yù)報(bào)方程，以提高下一時(shí)刻預(yù)報(bào)精度。作溫度預(yù)報(bào)一般只需要連續(xù)兩個(gè)月的資料即可建立方程和遞推關(guān)系。動(dòng)態(tài)模型設(shè)一m維線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與n維線性觀測(cè)系統(tǒng)分別由下面的方程描述［1］:Yt二Xt0t+Vt(1)0t=0t-1+￡t-1(2)方程(1)是t時(shí)刻的預(yù)報(bào)方程。其中Yt為t時(shí)刻的預(yù)報(bào)量，0t為t時(shí)刻的方程系數(shù)，Xt為t時(shí)刻的預(yù)報(bào)因子，Vt為t時(shí)刻的測(cè)量噪聲。方程(2)表明,t時(shí)刻的方程系數(shù)是由t-1時(shí)刻的系數(shù)與誤差值￡t-1共同組成?？柭鼮V波方式假設(shè)￡與V的累加值應(yīng)為零，方差分別為W、V。按照廣義的最小二乘法原理，通過遞推得到適合于氣象預(yù)報(bào)應(yīng)用的遞推公式［2］：Y't=Xtbt-1(3)Rt=Ct-1+W(4)at=XtRtXTt+V(5)At二RtXTtat-1(6)Bt=bt-1+At(Yt-Y't)(7)Ct=Rt-AtatATt(8)式是預(yù)報(bào)方程，Y't為預(yù)報(bào)值，bt-1為回歸系數(shù)(遞推系數(shù))；式中的Rt為誤差方差陣，Ct-1為bt-1的誤差方差陣，V是動(dòng)態(tài)噪聲的方差陣;式中at為預(yù)報(bào)誤差方差陣，Xtt為Xt的轉(zhuǎn)置矩陣，V是量測(cè)噪聲的方差陣;式中的At為增益矩陣，a-1t為Xtt的逆矩陣;式中的Yt是對(duì)應(yīng)于預(yù)報(bào)的實(shí)際觀測(cè)值；式中的Ct是0t誤差方差陣；通過(7)式和(8)式遞推的bt、Ct值，從(3)-(8)式反復(fù)運(yùn)算，就可以在做預(yù)報(bào)的同時(shí)，對(duì)預(yù)報(bào)方程的系數(shù)b進(jìn)行修正。在實(shí)際應(yīng)用中，只要建立一個(gè)初始預(yù)報(bào)方程Yo=boX，確定遞推初始值bo、Co、W利V,就可以進(jìn)行預(yù)報(bào)計(jì)算了。預(yù)報(bào)方程的建立影響氣溫變化的因素和預(yù)報(bào)因子的選取：某一地溫度的變化可用熱流量方式表示[3]:式中右端第三項(xiàng)是因變壓和氣壓平流引起的溫度局地變化，此項(xiàng)很小，可忽略不計(jì)。(9)右端第1項(xiàng)是在水平氣流方向上，氣溫分布不均勻時(shí)，空氣水平運(yùn)動(dòng)引起的氣溫局地變化。冷平流(V.At>0)使局地氣溫下降：暖平流(V.At<0)使局地氣溫上升。下降或上升的程度又與溫度平流的強(qiáng)度有關(guān)。850hPa溫度平流能很好地反映冷空氣入侵路徑。因此，根據(jù)極端氣溫出現(xiàn)的時(shí)間，我們分別選取850hPa24h溫度預(yù)報(bào)場(chǎng)與前一日20時(shí)本站的溫差(X2)來研究溫度平流對(duì)極端最低氣溫的影響，用850hPa42h與18h的溫差(X22)來研究溫度平流對(duì)極端最高氣溫的影響。由于T213資料為格點(diǎn)場(chǎng)資料，而此預(yù)報(bào)方法所使用的為站點(diǎn)資料，必須通過插值公式來轉(zhuǎn)換。我們使用的為Gressman插值公式。通過插值公式就可得到站點(diǎn)的T213數(shù)值預(yù)報(bào)場(chǎng)的資料(下同)。(9)式右端第二項(xiàng)為垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)局地氣溫的影響。在穩(wěn)定的人氣層結(jié)中，有上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于絕熱膨脹，使局地氣溫下降；反之，有下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，局地氣溫上升。在不穩(wěn)定的大氣層結(jié)中，上升運(yùn)動(dòng)使局地氣溫上升，下沉運(yùn)動(dòng)使局地氣溫下降。中性層結(jié)大氣中，則垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)局地氣溫變化無影響。由上可知，垂直運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和大氣穩(wěn)定度對(duì)氣溫的影響不可忽視，由此，我們選擇了與極端最低氣溫相近的14h850hPa與地面氣溫差(X3)及T21324h與36h間垂直速度預(yù)報(bào)場(chǎng)本站平均值(X4)來研究垂直速度對(duì)極端最低氣溫的影響；而研究極端最高氣溫則用24h700hPa與850hPa溫度預(yù)報(bào)場(chǎng)的溫度(X33)利18h、42h間垂直速度預(yù)報(bào)場(chǎng)平均值(X44)。(9)式右端第4項(xiàng)是非絕熱變化對(duì)局地氣溫的影響。當(dāng)非絕熱增溫暖的下墊面()時(shí)，局地氣溫上升；當(dāng)非絕熱冷卻()時(shí)，局地氣溫下降。我們主要用850hPa濕度24h與36h預(yù)報(bào)場(chǎng)平均值(X5)作為預(yù)報(bào)極端最低氣溫的低云和低層水汽因子，用24h與42h850hPa濕度預(yù)報(bào)場(chǎng)平均值(X55)作為預(yù)報(bào)極端最高氣溫因子。另外，選用當(dāng)日最低氣溫(X1)與最高氣溫(XII)作為基礎(chǔ)氣溫因子。建立預(yù)報(bào)回歸方程確定上述5個(gè)因子后，選用2003年8、9月t213數(shù)值產(chǎn)品資料與同期所選定的逐日最高、最低氣溫代入多元回歸統(tǒng)計(jì)方程，即建立淮北市逐日最高、最低氣溫2個(gè)預(yù)報(bào)方程。最低氣溫預(yù)報(bào)方程為：Y'd=13.451+0.5021X1+0.1266X2-0.0874X3-0.1622X4+0.1082X5最高氣溫預(yù)報(bào)方程為：Y'g=7.433+0.6067Xl-0.1644X2+0.0466X,+0.1224X4-0.0097X5確定bo、Co、W、V4個(gè)重要參數(shù)bo的確定如前所述，本文采用多元回歸分析方法來組建兩個(gè)預(yù)報(bào)方程。bo即為8月

預(yù)報(bào)方程的回歸系數(shù)的轉(zhuǎn)置矩陣，即bo=[b0.0，b0.1，b0.2，b0.3，b0.4，b0.5]Co的確定Co是bo的方差陣，由于bo經(jīng)過因子選取和多元回歸確定的。再此，假定bo與理論值相等，此時(shí)，Co為m階零方陣。W的確定W是動(dòng)態(tài)噪聲的方差陣，根據(jù)噪聲的假定，w的非對(duì)角線元素均為零，主對(duì)角線上的值是：w=[(^bi)/△t].^bi=bl,i-bO,i,bl二[bl,0,bl,l,bl,2,bl,3,bl,4,bl,5]是9月預(yù)報(bào)方程的回歸系數(shù)的轉(zhuǎn)置矩陣。其中At=31，是由于9月樣本與8月樣本時(shí)間差31d而得到的。V的確定由于本文n=l,根據(jù)白噪聲假定,V為一數(shù)值。V=q/(k-m-l),q為方程的殘差平方和，k為樣本容量，m是因子數(shù)。由上方法得到最低氣溫預(yù)報(bào)方程的初始值:bO=[12.764,O.5146,O.13O1,-O.O852,-O.1589,O.1213],CO=[O]6x6

最高氣溫預(yù)報(bào)方程的初始值:B0=[8.297,0.5988,-0.1841,0.0391,0.1352,0.0102],C0=[0]6x60.43390.036710.1654w=0.0037,7w=0.0037,7=6.91790.00090.0006W.V一旦確定之后，認(rèn)為在遞推過程中隨機(jī)擾動(dòng)的特性不變，因此在遞推過程中，只需確定b、c這兩個(gè)參數(shù)值。2.4預(yù)報(bào)結(jié)果分析為了檢驗(yàn)預(yù)報(bào)效果，用2003年10月資料依次進(jìn)行迭代預(yù)報(bào)，統(tǒng)計(jì)了預(yù)報(bào)值與實(shí)況的誤差（如圖1）其極端最低氣溫月平均絕對(duì)誤差為2.2°c，極端最高氣溫月平均誤差為2.4C。而主觀預(yù)報(bào)的最高、最低氣溫的月平均絕對(duì)誤差均為2.0C。遞推預(yù)報(bào)與主觀預(yù)報(bào)的月平均絕對(duì)誤差為0.3C。根據(jù)文獻(xiàn)［2］所提出的標(biāo)準(zhǔn)：客觀預(yù)報(bào)與主觀預(yù)報(bào)的月平均絕對(duì)誤差小于1C時(shí)，客觀預(yù)報(bào)具有參數(shù)價(jià)值，反之無參數(shù)價(jià)值。這樣，用本文的方法所獲得的客觀預(yù)報(bào)結(jié)果顯然是有參考意義的。分析圖1可知，在氣溫急升和急降時(shí)，遞推預(yù)報(bào)值明顯滯后實(shí)測(cè)值。當(dāng)氣溫急降時(shí)，預(yù)報(bào)值偏高2-6C，氣溫急升時(shí)，預(yù)報(bào)值偏低2-4C，氣溫平穩(wěn)變化時(shí),誤差W1.8C。201030202551D15153025-'：：‘20-ae:逐曰201030202551D15153025-'：：‘20-ae:逐曰蟲工主觀預(yù)嘏*遞推預(yù)報(bào)bb:逐曰歸氣遢/fcj*/.O-當(dāng)曰實(shí)測(cè)5 10 15 20 25圖12003年10月淮北市極端氣溫預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比分析結(jié)束語要將卡爾曼濾波方法應(yīng)用到實(shí)際天氣預(yù)報(bào)工作中去，并且要取得較好的預(yù)報(bào)效果，還需作出不懈的努力。首先，采用卡爾曼濾波系統(tǒng)作氣象要素值預(yù)報(bào)時(shí)，初定的預(yù)報(bào)因子在遞推過程中保持不變，這就要求嚴(yán)格挑選出合理的預(yù)報(bào)因子，即必須普查面要廣。因子預(yù)報(bào)參數(shù)相關(guān)程度高，因子間獨(dú)立性好，否則將會(huì)影響遞推預(yù)報(bào)結(jié)果的可用性：而本文的因子挑選是否合適，還須進(jìn)一步研究。這就是說，建立卡爾曼濾波的初始方程是不困難的，但確定合適的預(yù)報(bào)因子卻十分困難。其次，t213格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品本身存在著系統(tǒng)性和非系統(tǒng)性誤差，從而影響遞推預(yù)報(bào)結(jié)果的穩(wěn)定性。因此，我們?cè)陬A(yù)報(bào)因子中引進(jìn)個(gè)別實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)值，以期可以縮短預(yù)報(bào)結(jié)果滯后的天數(shù)，提高預(yù)報(bào)結(jié)果的可用性。最后，在增加了一個(gè)月樣本資料的情況下，及時(shí)更新卡爾曼濾波遞推參數(shù)的初值，并以此作下個(gè)月的遞推預(yù)報(bào),將適當(dāng)提高未來預(yù)報(bào)結(jié)果的平穩(wěn)性和精確度。此結(jié)論還有待于日后更進(jìn)一步的驗(yàn)證。從上述分析來看，本文介紹的預(yù)報(bào)方法可應(yīng)用于日常預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)；今后將使整個(gè)流程通過計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)完成，實(shí)際操作起來就十分簡(jiǎn)單快捷了。參考文獻(xiàn)1王連祥.數(shù)學(xué)手冊(cè)[m].北京：人民教育出版社，1979： 917-920.2陸如華,何于班.卡爾曼濾波方法在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用.氣象，1994，941-43.3朱乾根,林錦瑞，李紹文.天氣學(xué)原理與方法.北京：氣象出版社，1981影響淮北地區(qū)小麥灌漿的氣象要素分析趙三立1王玉蓮1田淑華2張孝平3（1淮北市氣象235000；2阜陽(yáng)市氣象局236001；3安徽省氣象局230061）摘要根據(jù)多年對(duì)不同氣候條件下不同品種的小麥灌漿速度的測(cè)定資料，分析了淮北地區(qū)小麥灌漿速度與光、熱、水等氣象要素之間的關(guān)系。小麥灌漿速度曲線是一個(gè)連續(xù)變化的單峰曲線，呈正態(tài)分布。在不同的年份之間，由于氣候條件不同，其曲線會(huì)有所差異，這些差異重要表現(xiàn)在灌漿持續(xù)天數(shù)、最大值及出現(xiàn)日期等。結(jié)合這些差異，本文提出了改善小麥灌漿期環(huán)境條件以利提高小麥抗逆性的栽培措施。關(guān)鍵詞淮北小麥灌漿要素分析小麥的單產(chǎn)是由畝穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重構(gòu)成的?；幢钡貐^(qū)小麥生產(chǎn)已進(jìn)入高產(chǎn)階段，隨著科技水平的提高，小麥的畝穗數(shù)和穗粒數(shù)都可達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，而粒重則因受灌漿期田間氣候因素的影響．成為影響小麥穩(wěn)產(chǎn)的一個(gè)重要因素。小麥灌漿的過程是決定小麥的粒重和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵期，其速度的快慢與持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與氣候條件的關(guān)系極為密切。據(jù)分析，在正常年份之間小麥的灌漿速度與粒重變幅都不大。在淮北地區(qū)生態(tài)條件下，正常年份小麥于4月下旬抽穗開花，5月初開始灌漿，6月初結(jié)束，歷時(shí)30-35天。灌漿速度是先慢~后快~再慢，直至停止，起其粒重增長(zhǎng)曲線體現(xiàn)出干物質(zhì)積累的這種規(guī)律性變化。具體的說，開花后12-15天速度較慢，16-26天灌漿速度加快，干物質(zhì)積累最快，千粒日增重1克以上，最多可達(dá)3克左右。此間是灌漿的高峰期，小麥干物質(zhì)的70-75％是在這段時(shí)間積累的。開花26天后灌漿速度開始減慢。而在出現(xiàn)災(zāi)害性天氣的特殊年份，不利的氣候條件就成為影響小麥產(chǎn)量的主要因素。分析小麥灌漿期主要?dú)庀笠貙?duì)小麥灌漿的影響并提出對(duì)應(yīng)措施，對(duì)獲得小麥的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)有重要的意義。水份小麥灌漿所需的水份，主要是根系從耕層土壤水分與靠降雨和灌溉補(bǔ)充。而淮北現(xiàn)階段仍屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，小麥灌溉面積很小。據(jù)氣象資料分析，在影響本地小麥生產(chǎn)的氣象要素中，降水量的年間變化率最大，最不穩(wěn)定。如表1所示。在制約小麥灌漿的氣象要素中，常遇到的是降雨量的時(shí)空分布問題。在淮北地區(qū)小麥灌漿階段所需水分量占全生育期需水總量的30％左右。在這段時(shí)間內(nèi)，2~3次降水50~70毫米即可滿足小麥灌漿對(duì)水分的需要。而淮北地處南表1淮北市玄4.5月份降水距平區(qū)跣計(jì)月份三月四月五月最大正距平218156500最大負(fù)距平-95-92-92平均距平635578北氣候過渡帶，氣象要素變化大，尤其是降水量。歷年5月份平均降雨量為69.2毫米，其中降雨量小于20毫米的年份出現(xiàn)概率為25.0％，降雨量大于150毫米的年份出現(xiàn)概率為8.3％，應(yīng)該說淮北地區(qū)小麥灌漿期間氣候特點(diǎn)是以旱為主。實(shí)踐證明耕層土壤含水量在16％-20％范圍內(nèi)，可以滿足小麥灌漿對(duì)水分的需要，低于12%就會(huì)因?yàn)樗植蛔阌绊懝酀{的正常進(jìn)行，而高于22％~24％則會(huì)因土壤水分過多呈飽和狀態(tài)，小麥根系會(huì)窒息死亡。如1991年和1998年的5月份降雨偏多，耕層土壤十分大雨24％，小麥灌漿受阻，造成大幅度減產(chǎn)。比較實(shí)驗(yàn)所得干旱年份和正常年份小麥灌漿曲線（圖略），得出以下結(jié)論：正常年份和干旱年份的小麥灌漿曲線基本不變，但灌漿進(jìn)程和灌漿速度有所不同，其差別表現(xiàn)為：在干旱年份灌漿初期的灌漿速度大于正常年份，且提前3~5天達(dá)到灌漿速度的最大值，說明稍旱有增加粒重促進(jìn)灌漿的作用。但進(jìn)入灌漿中期以后，速度則低于正常年份，灌漿期明顯縮短，提前成熟5天左右，干旱年份的灌漿速度最大值也低于正常年份。由此可以認(rèn)為，灌漿的中期是小麥粒增重對(duì)水分敏感時(shí)期。如遇干旱，在開始灌漿時(shí)適時(shí)適量灌溉（既澆麥黃水）可增長(zhǎng)產(chǎn)量10%左右。溫度資料表明，小麥灌漿期間需550~600°C積溫，適宜灌漿溫度為20~22°C。本地區(qū)小麥灌漿期歷年平均積溫560~800C,5月份的日平均氣溫為20.5C。應(yīng)該說，在正常年份可以滿足小麥灌漿的需要。但是，年際間的溫度波動(dòng)對(duì)小麥的生育進(jìn)程和灌漿速度有明顯的影響。3、4月份的溫度高低與小麥開花早晚有直接的關(guān)系，而小麥開花的早晚不僅影響小麥灌漿時(shí)間的長(zhǎng)短而且影響著灌漿速度。椐測(cè)定，在淮北地區(qū)，平均氣溫17°C為小麥灌漿起始溫度，日平均氣溫在25C以下時(shí)，灌漿速度隨著氣溫的生高而加大。如1990年4月下旬~5月上旬，日平均氣溫為18.0C,5月1日開始灌漿，灌漿時(shí)間為30天，積溫602.0C。而1991年4月下旬?5月上旬日平均氣溫16.6C，則至5月9日才開始灌漿，灌漿持續(xù)24天，積溫540.0C，其千粒重比1990年低10%左右，氣溫偏低是1991年小麥減產(chǎn)的主要原因。我們對(duì)冀麥5418號(hào)和西安8號(hào)兩個(gè)品種多年灌漿速度進(jìn)行分析測(cè)定，并對(duì)測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。分析表明：溫度偏低的年份，小麥灌漿的速度最大強(qiáng)度出現(xiàn)的時(shí)間比正常年份推遲3~10天。一般來說，在小麥灌漿后期氣溫日較差對(duì)子粒重的影響是明顯的，日較差大，對(duì)乳熟期小麥高溫逼熟有補(bǔ)償作用，對(duì)晚熟期小麥則促進(jìn)提早成熟。實(shí)踐表明，在5月中、下旬，氣溫高（小于30°C）、晝夜溫差大、天氣晴好，灌漿速度快、小麥的產(chǎn)量也高，反之亦然。從理論上說，溫度過高（大于30C）時(shí)，雖然灌漿速度過程加快，但隨之呼吸消耗增加，終究不能彌補(bǔ)灌漿時(shí)間減少而造成的粒重的降低。適宜的溫度，有利于協(xié)調(diào)光和與呼吸的平衡，使小麥提高粒重。表2小麥灌漿后期韻度拾標(biāo)［范）平均氣盥.28.025.022.0平均日較菱7.68.89.9上表表明，氣溫較高的晴熱天氣（平均氣溫大于28°C）時(shí)，要取得理想粒重，又使小麥順利完成后熟過程，日較差在7.6C左右。而在氣溫較低的條件下（平均氣溫在22C左右）時(shí)，日較差則需9.9C左右。風(fēng)向與風(fēng)力淮北地區(qū)5月份的風(fēng)向和風(fēng)力，不僅影響氣溫與空氣濕度，而且影響小麥灌漿過程。這2~3級(jí)東~東南風(fēng)條件下，空氣濕度和晝夜溫差大，能延長(zhǎng)小麥灌漿時(shí)間，增加干物質(zhì)積累。如1996年從4月下旬到6月上旬，2-3級(jí)東南風(fēng)日數(shù)較多，氣候適宜，小麥灌漿開始的早，結(jié)束的遲。早播小麥4月25日開始灌漿。晚播小麥灌漿持續(xù)到6月5日，平均灌漿時(shí)間32~35天，比正常年份灌漿時(shí)間多5天，且小麥活棵成熟。雖然千粒最大粒重僅2.5~2.7克，低于過去日增重3~3.2克，但灌漿最大強(qiáng)度持續(xù)10~12天，比以往多5~6天，當(dāng)年不論是早播還是遲播，其千粒重均達(dá)到該品種最高值。5月下旬到6月5日前后，如遇連續(xù)西南風(fēng)，則氣溫升高，空氣干燥，地面和麥田蒸騰量加大，根部吸收的水分滿足不了葉莖的蒸騰需要，入不敷出。小麥灌漿時(shí)間縮短，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)青枯逼熟，千粒重下降。特別是大雨后再出現(xiàn)西南風(fēng)，麥株根系因土壤水分飽和而窒息死亡，上部蒸騰加大，加快麥株枯死，千粒重大幅度下降，如1987年就出現(xiàn)了這種情況。光照光和作用過程就是將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程，Verhulst-Pearl阻滯方程，我們可推得dM=(P-R)Ldt其中dM為干物質(zhì)增長(zhǎng)量，P表示群體光和強(qiáng)度，R表示呼吸強(qiáng)度，那么(P-R)則為平均凈同化率，L為綠葉面積，dt為單位時(shí)間。對(duì)于小麥的灌漿速度來說，同樣遵守以上規(guī)律。因dM/dt=(P-R)L，而(P-R)=f(F,T)，其中F為總輻射量，T為溫度。小麥的灌漿速度顯然與輻射強(qiáng)度和時(shí)間成正比。在一定條件下，小麥灌漿速度與輻射強(qiáng)度與天氣晴朗的程度和日照時(shí)間成正比。我們的實(shí)際觀測(cè)證實(shí)了這個(gè)結(jié)論。1990年5月11日~20日對(duì)選擇的樣本進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：11~15日，天氣晴朗，平均日照時(shí)數(shù)10小時(shí)左右，灌漿速度穩(wěn)定且出現(xiàn)極大值,16日-20日，平均日照時(shí)數(shù)減少到5．1小時(shí)，灌漿速度迅速下降且形成低谷，前后變化幅度十分明顯。就同一品種來說，晚播的樣本比早播的樣本對(duì)光照的反映更明顯。在相同的氣候條件下，不同的品種其灌漿的情況也不相同，一般來說，中小穗品種灌漿快，對(duì)不利的氣候適宜性也強(qiáng)，而大穗型的品種灌漿慢，遇不利氣候條件粒重降低幅度也大。此外，倒伏和病蟲害也都影響小麥的灌漿和粒重。小麥灌漿期間的氣候條件是無法改變的，但可以通過一些措施改善其環(huán)境條件，提高小麥抗逆性，以達(dá)增加產(chǎn)量的目的?！x用中小穗型抗逆性強(qiáng)的品種，適期早播。以適當(dāng)?shù)牟チ拷⒑侠淼母哔|(zhì)量的麥田群體，是使麥株個(gè)體健壯，防止和減少后期倒伏，促使小麥早抽穗早開花早灌漿。—保持麥田耕層適宜的水分。在灌漿的中、后期，干旱對(duì)灌漿的抑制作用比較明顯，此時(shí)段如少雨干旱及時(shí)灌麥黃水，可使小麥單產(chǎn)明顯提高。水源不足、灌溉條件差的地區(qū)，采取有效的抑蒸保墑的耕作措施，也能收到較好的效果。—采取高產(chǎn)麥田栽培技術(shù)，加強(qiáng)田間管理，科學(xué)運(yùn)籌肥料，改施返青肥為適當(dāng)追施拔節(jié)肥。拔節(jié)前促使無效分蘗早退化，及早防治病、蟲、草害，使麥株生長(zhǎng)健壯，增強(qiáng)抗逆性?！⒁庑←溕笃诘墓芾?，適當(dāng)進(jìn)行根外噴肥，噴施植物營(yíng)養(yǎng)劑，保持和延長(zhǎng)上三葉的功能期．以提高光和效率，增加子粒干物質(zhì)積累。參考文獻(xiàn)金為民.麥類作物干物質(zhì)積累規(guī)律探討.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，1993(2)：4-6.史定珊.冬小麥產(chǎn)量動(dòng)態(tài)模擬模式研究?？茖W(xué)通報(bào)，1987(1)：64--68.胡芬等.小麥灌漿期土壤干旱對(duì)子粒發(fā)育的影響.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，1993(4)：8---11.高金成等．小麥生殖生長(zhǎng)階段綜合溫度指標(biāo)研究.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，1993(5)：6--9.陳若禮等．耕層土壤水分含量與小麥出苗和生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999(2)：150~151.近34年淮北市極端溫度分析趙福燕杜世光董平安

(淮北市氣象局235037)摘要 利用淮北市1970-2003年極端溫度資料，在經(jīng)過質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，對(duì)我市極端溫度的變率和變化趨勢(shì)及季節(jié)變化特征進(jìn)行了分析研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，近34年中淮北市極端溫度冬季的變率最大，夏季最小。極端最低溫度在各季增溫趨勢(shì)均只有90％以上的顯著水平；極端最高溫度只有在冬季，升溫趨勢(shì)具有89％的顯著水平。關(guān)鍵詞淮北市極端氣溫變化引言近年來，氣候變化引起氣象界和政府越來越多的關(guān)注，各國(guó)氣候?qū)W者從不同角度對(duì)這一問題作了研究。IPCC［1］對(duì)全球范圍氣溫的研究提出，全球平均溫度自19世紀(jì)末以來升高了0.3-0.6°C,Kar山］等最近對(duì)全球最高、最低溫度的研究表明近，30年全球平均溫度變暖的過程中，表現(xiàn)出明顯的日夜溫度變化的不對(duì)稱性，并使得日較差呈變小的趨勢(shì)。林學(xué)椿［3］、李建平［4］等對(duì)中國(guó)平均氣溫變化也作了很有效的工作。在研究氣候變暖過程中，研究極端溫度的變化特征，了解它們?cè)诓煌竟?jié)的變化特點(diǎn)，有助于深入理解氣候變化規(guī)律與探討氣候變化的成因。資料及處理方法1.1資料選取與質(zhì)量控制：1970年?/FONT>1981年資料為濉溪觀測(cè)站資料，1982年?/F0NT>2003年資料是淮北市觀測(cè)站資料。消除臺(tái)站遷移的影響：由于觀測(cè)站在兩次遷移過程中任意兩次站址間距小于12km，海拔高度差△H<1m，故可以認(rèn)為資料序列是均一［5］的。質(zhì)量控制：本文資料是從淮北市綜合氣象服務(wù)系統(tǒng)調(diào)取的，在此對(duì)逐日最高氣溫Tm，最低氣溫Tn與當(dāng)日平均氣溫T作比較，若滿足Tm.>T>Tn，則認(rèn)為資料正確，否則重新查閱原始資料，若仍不滿足上述條件，則認(rèn)為是可疑資料并以缺省值代替。1.2資料生成：經(jīng)過以上處理，提高了資料的可靠度。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步生成月、季、年平均資料。1.3計(jì)算方法:極端溫度的變率以標(biāo)準(zhǔn)差來衡量。對(duì)資料序列T(t),t=1,2, ,n,其標(biāo)準(zhǔn)差可通過下式求得：s=rr(O-Tmf，式中hTm=ET(t)/n,以線性函數(shù)Y二a+byt來擬合資料序列T(t),按最小二乘法可求出常數(shù)項(xiàng)a和b,計(jì)算公式如下：其中b代表氣溫的線性趨勢(shì)，b>0表示氣溫為上升趨勢(shì);bVO表示氣溫為下降趨勢(shì)，單位為。C/年。結(jié)果分析極端溫度的變率分析：圖1b為近34年淮北市月極端氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差分布。圖中顯示，月極端最低氣溫的變率差別不大，標(biāo)準(zhǔn)差都在0.8-1.6C之間；冬季最大,標(biāo)準(zhǔn)差大于1.4°C；另外11月份和3月份標(biāo)準(zhǔn)差也大于1.4°C,其它月份均小于1.3°C。夏季是極端最低氣溫變率最小的季節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)差小于0.9C。從圖lb、d可以看出，極端最高氣溫變率分布與月極端最低氣溫變率分布大致相似，在量上要比極端最低氣溫變率稍大，介于0.9?/F0NT>2.0之間；變率也是在冬季最大，標(biāo)準(zhǔn)差大于1.5C，其中2月份標(biāo)準(zhǔn)差接近2C；夏季極端最高氣溫變率最小，標(biāo)準(zhǔn)差小于1.3°C。氣溫的極端異常會(huì)引起農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。圖l.a.c分別是年極端最低和年極端■最高氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差分布。由圖可以看出年極端最高、最低氣溫變率呈逐漸減小的趨勢(shì)。最近幾年暖冬的出現(xiàn)與極端最低氣溫變率的減小吻合得很好。2.2極端氣溫變化的季節(jié)性差異圖2給出了淮北市極端氣溫在近34年中的演變及趨勢(shì)。圖中折線為月極端氣溫曲線，直線為34年里月極端氣溫的線性趨勢(shì)。從圖中看出，極端最低氣溫在四季里均表為增溫趨勢(shì)，只是在程度上有所不同；四個(gè)季節(jié)均通過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，

t椉煅橄災(zāi)驕锏?/FONT>99%。增溫最強(qiáng)的出現(xiàn)在秋季，34年來增溫超過約5.4°C,冬、春、夏季也分別上升了3.9°C、3.8°C和34°C以上。平均增溫4.°C。極端最高氣溫在春季、夏季趨勢(shì)不明顯，秋季為增溫趨勢(shì)，冬季為降溫趨勢(shì)，t椉煅榻峁礱鰨鎩6.鞠災(zāi)椒直鶇锏?/FONT>97%和93%。34年里升溫僅約0．1C。200060197019801990200060197019801990圖3給出了淮北市月極端氣溫的變化趨勢(shì)的月變化情況?？梢钥闯觯幢笔性聵O端最低氣溫的變化各月均表現(xiàn)為增溫趨勢(shì)；春、秋兩季的增溫趨勢(shì)明顯高于冬、夏兩季，以9月份最大，達(dá)到1.74°C/10a。淮北市月極端最高氣溫的變化在1、4、6、8和12月里表現(xiàn)出明顯的降溫趨勢(shì)，在7、9、10和11月有明顯的

增溫趨勢(shì)，10月份增溫最顯著，為0.65°C/10a；在其它月份里無明顯的變化趨勢(shì)。一個(gè)最突出的特點(diǎn)是，各月極端最低溫度的變化趨勢(shì)均大于極端最高溫度的變化趨勢(shì)，這表明近幾年來各月氣溫變化范圍正在逐步減小，極端溫度趨于緩和。平均氣溫圖4為1970?/FONT>2003年平均氣溫變化趨勢(shì)圖。從圖可知，34年里年平均氣溫上升了約1.65C。由于極端最高氣溫增溫幅度很小，極端最低氣溫年變化率逐漸減小，且增溫顯著，尤其是秋季，34年中增溫超過5.4C，而極端最低氣溫絕人部分出現(xiàn)在夜間，因此，淮北市增溫主要在夜間。結(jié)論通過對(duì)極端最高、最低氣溫變化的研究，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1970年以來淮北市極端最高、最低氣溫的變率在冬季表現(xiàn)最大，標(biāo)準(zhǔn)差大于1.4t，夏季是極端溫度變率最小的季節(jié)?；幢笔袠O端氣溫的變化存在明顯的季節(jié)性差異。極端最低氣溫在秋季的增溫趨勢(shì)遠(yuǎn)高于其他季節(jié)，但在其他季節(jié)里，極端最低氣溫的增溫趨勢(shì)也較強(qiáng)。極端最高氣溫變化趨勢(shì)不如極端最低氣溫變化趨勢(shì)明顯。各月極端最低氣溫的變化趨勢(shì)均大于極端最高氣溫變化趨勢(shì)，表明1970年以來極端氣溫正趨于緩和?；幢笔性鰷刂饕l(fā)生在夜間。參考文獻(xiàn)1．Ipcc，1995，C1imatechange1995，ofthelpcc，141?/FONT>193．contributionOfworkingGronpltOthesecondReport2．Karl，efc，1991，Globalworning，Eridenceforasymmetricdiurnaltemperaturechange.(Geopbys，Reslelt18，2253?/FONT>2256)3?林學(xué)椿等,1995.中國(guó)近百年溫度序列?大氣科學(xué)，19（5）：525?/F0NT>534.4．李建平、史文思．1993一百年來全球氣候?yàn)?zāi)害的檢測(cè)與分析．大氣科學(xué)，增刊：132?/FONT>140.5.JosepPeixotoandAbrahamH.Oort1995，氣候物理學(xué)，北京：氣象出版社，112?/FONT>113.En型風(fēng)向風(fēng)速儀自記資料整理及

觀測(cè)的幾點(diǎn)體會(huì)

王玉蓮田淑華（淮北市氣象局235000）（阜陽(yáng)市氣象局236001）風(fēng)向風(fēng)速的觀測(cè)在地面氣象觀測(cè)中十分重要，對(duì)判斷天氣系統(tǒng)的移動(dòng)和氣象預(yù)報(bào)有舉足輕重的指導(dǎo)意義，隨著氣象科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我省觀測(cè)風(fēng)向風(fēng)速的EN型儀器已占很大部分，通過我們近幾年使用的情況看，EN型風(fēng)儀器與以往使用的各種風(fēng)儀器相比，體現(xiàn)出省事省時(shí)，自動(dòng)化程度高等很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些不足之處。特別是在資料整理時(shí)稍不注意就會(huì)出錯(cuò)，例如在靜風(fēng)時(shí)仍會(huì)讀出風(fēng)向；SSW易誤為NNE；NNE有時(shí)也會(huì)誤讀為SSW等。在定時(shí)觀測(cè)時(shí)2分鐘的平均風(fēng)向風(fēng)速觀測(cè)也容易失誤，時(shí)間組誤以為是風(fēng)向組。作者在幾年的實(shí)際工作中得出了一些減少差錯(cuò)的體會(huì)，現(xiàn)整理出來，供同行們討論參考。在整理每日的風(fēng)自記紙時(shí)，首先將2分鐘平均風(fēng)記錄的時(shí)次確定好，需要的先整理好，多余的劃掉。例如對(duì)于一般站來說，夜間不守班，02時(shí)記錄用正點(diǎn)前十分鐘記錄代替，所以23、02、05、11、17時(shí)次的2分鐘記錄就不需要，首先將此處劃掉。然后再將08、14、20時(shí)2分鐘的風(fēng)打印值下邊劃一橫線作為記號(hào)，這樣就將2分鐘與10分鐘的記錄區(qū)分開了，以免在作記錄時(shí)混淆而出錯(cuò)。對(duì)于正點(diǎn)十分鐘記錄的整理應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先看風(fēng)速：風(fēng)速顯示在每行記錄打印值的最后四位數(shù)值，當(dāng)其顯示為000.0時(shí)即可整理為靜風(fēng)C,沒有必要再看其前面風(fēng)向記錄情況。2.2當(dāng)風(fēng)速的打印值不是000.0時(shí)注意幾點(diǎn)情況,一是把記錄值從后往前去掉四位數(shù)字后,緊接著的兩位數(shù)就是風(fēng)向的記錄值。例如，81020002.0中從后向前數(shù)的第五位第六位即為SSW的顯示值20,在具體工作中，一定要心細(xì)，不要因看錯(cuò)位數(shù)而造成差錯(cuò)。二是在實(shí)際工作中，有一個(gè)小竅門，即只要從后往前數(shù)第5位為0,就可以判定風(fēng)向?yàn)镾SW，因?yàn)樵?6個(gè)方位中，只有SSW的記錄是顯示為20，即第2位為0。三是要準(zhǔn)確判定時(shí)間（分鐘）位。由于10分鐘（10）與2分鐘（02）在打印時(shí)與風(fēng)向的位置緊挨著，容易混淆。如上例中81020002.0，準(zhǔn)確的定10為時(shí)間位，其后的20顯然是風(fēng)向值，如不能準(zhǔn)確定時(shí)間位為10，稍不注意很可能將該記