包头市不同路面温度变化特征及预报模型研究

利用包头试验场2016年12月—2018年12月沥青、水泥、地砖、砂石路面温度、气温观测和同期气象站实况资料,统计分析了不同季节、不同天气状况下各种路面温度和气温的日变化特征,以及不同路面温度与气象因子的关系,采用逐步回归统计方法建立了不同季节不同路面温度预报模型并进行检验。结果表明,不同路面温度的日变化与季节和天空状况有密切关系,路面温度与平均气温、最高气温、最低气温呈显著正相关;与相对湿度呈负相关。基于不同路面温度预报方程的检验结果得出,预报准确率在82%～94%,相关系数在0.86～0.96,模型应用于路面温度预报业务。     

沪渝高速(三岔口大桥)路面温度特征及模型研究

利用沪渝高速公路恩施-宜昌路段恩施附近的三岔口大桥(海拔708 m)自动站监测2013年6—8月(夏季)及2013年12月至2014年2月(冬季)逐日逐时次气象要素资料,统计分析夏季、冬季路面温度与气温的变化特征及路面温度与气象因子的关系,基于逐步引入因子线性回归分析方法建立路面温度统计模型,并对模型的预报效果进行实验研究。结果表明:夏季路面最高温度受多种气象要素的影响,与日最高气温、日平均气温、前一日路面最高温度、前一日路面平均温度呈正相关,与相对湿度、24 h累计降水呈负相关。冬季路面最低温度与最低气温呈显著性相关。通过模型的效果实验,发现夏季路面最高温度用日最高气温、日最小相对湿度及前一天物理量建立的模型预报结果与实况的变化趋势最为接近;冬季路面最低温度用日最低气温、日最小相对湿度、日平均风速及前一天物理量建立的模型预报结果与实况的变化趋势最为接近。     

甘肃高速公路山区段路面温度特征及其预报模型

利用G30连霍高速甘肃段沿线麦积山隧道、乌鞘岭交通气象监测站的路面温度、气温、露点温度、相对湿度、风速、降水等逐时资料,统计分析了两站不同季节、不同海拔高度下路面温度与气温的差异与联系,讨论了路面温度与其他气象因子的相关关系,基于逐步线性回归方法建立路面温度统计模型,并对模型预报效果进行检验。结果表明:各个季节,甘肃山区高速公路路面温度和气温都是日出后快速升高,日落后逐渐下降,且路面温度的升、降幅度均快于气温。较低海拔站点的路面温度高于高海拔站点,但最高值出现时间、两站温差有所差异。其中,秋、冬季两站路面温差夜间大于白天,而春、夏季则昼夜相差不大。最低、最高路面温度统计模型的预报结果与实况变化趋势接近,但最高路面温度个别日期预报值与观测值偏差较大,在实际业务中应考虑各种实时气象条件及地形条件,对模型结果进行适当订正。     

京石高速路面温度特征及预报模型

选取京石高速公路沿线保定、望都和正定3套自动气象站2007年12月至2009年11月的逐分钟路面温度监测资料,分析京石高速路面温度特征。发现路面温度与气温的日变化规律很相近,日出后1.5h左右达到最低值,午后达到最高值。路面温度与气温的最低值在出现时间和数值上差异不大,但最高值的出现时间前者比后者早1～2h,并且数值明显比后者高。分析多种气象因子与路面温度的相关关系,结果表明,气温与路面温度始终呈正相关,并且在各项因子中最显著。而总云量、低云量、露点温度、能见度和相对湿度,它们与路面最高温度和路面最低温度的相关性是相反的,且均是与其中一个相关显著而与另一个不太显著。利用多元回归方法建立了冬夏季路面最高温度和路面最低温度的预报模型,各模型均通过显著性检验。模型对夏季40～60℃的路面温度预报较准确;对冬季-5℃以下的路面低温预报虽然略偏高,但是预报误差在2℃以内的占80%。     

营口地区气温差异分析及温差预报方法研究

选取2010—2011年2a的气象资料,对营口地区四测站的日最高、最低气温差值进行统计分析发现:营口市气象观测站受到海洋影响,气温变化有滞后效应,受太阳辐射的影响比其他三站晚一两个月左右,造成四测站5、6月最高温度温差最大,9、10月最低温度温差最大;同时由于受海洋影响较大,营口市气象观测站气温的日差和年差都较小,最高温度小于其他三站,而最低温度高于其他三站。利用逐步回归方法建立温差预报方程,并逐步进行订正,总结营口地区城市间温差的预报方法,以提高温度预报准确率。应用2009年全年的资料对温差预报方法进行检验,结果表明此方法在温度预报中具有一定的参考价值。     

金华市不同下垫面温度特征分析及其预报模型的建立和检验

4种典型城市下垫面日平均温度、日最高温度、日最低温度的逐月变化特征总体与气温变化相似,不同下垫面问温度差异夏半年均大于冬半年。沥青、水泥、砂石和草地日平均温度、日最高温度全年均高于气温,日最低温度与气温差异不大,表明典型城市下垫面对大气具有一定的加热作用。气温、日照时数、总云量、日平均相对湿度等气象因子与4种下垫面的地表温度相关性显著。建立了4种下垫面各温度参数依赖于日平均、日最高、日最低气温、日照时数、日平均相对湿度和总云量等影响因子的回归模拟方程,因此利用精细化数值预报资料代入方程就可以得出城市沥青、水泥、砂石和草地4种下垫面地表温度,提高城市气象服务效率。     

陕西省高速公路路面温度特征及预报模型

利用2013年8月至2017年12月陕西高速公路交通气象站的路面温度、气温、相对湿度、风速等资料和全球大气再分析资料云量数据,分析四季不同天空状况下路面温度的分布特征,研究路面温度与气象因子的关系,建立多元回归方程。结果表明:四季路面温度有明显的日变化规律,雪后,00:00—08:00为路面结冰较易发生时段;气温是影响路面温度变化的最重要因子之一;对比路面温度实测值与预报值,回归模型对冬季路面最低温度的拟合效果较优,相关系数在0.94以上,标准差小于1,误差在±2℃的频率为98%。此外,模型对路面0℃低温预报水平较高。     

三种气温预报产品黑龙江省预报效果检验

利用T639模式预报产品和黑龙江省83个国家气象站气温实况观测资料,采用最优预报因子方法选取预报因子,应用多元回归方法建立逐站日最高气温和日最低气温的MOS预报方程; 对MOS、中央气象台指导预报（SCMOC）和T639三种气温预报产品的日最高气温和日最低气温预报效果进行对比检验分析,并用EOF方法检验预报与实况的时空变化特征一致性。结果表明: 与实况的时空变化一致性方面,MOS和SCMOC较好,T639略差; 预报效果方面,MOS和SCMOC对日最高气温和日最低气温的2 ℃预报准确率普遍高于T639,MOS的预报准确率在日最高气温方面高于SCMOC,在日最低气温方面低于SCMOC; MOS对T639气温预报产品改善效果明显,尤其对冬季日最低气温的预报改善效果十分显著; MOS较T639气温预报改善效果与T639模式预报效果呈负相关关系,主要表现为,MOS预报改善效果在T639预报准确率低的山区明显优于平原,在春、夏季,预报准确率较低的日最高气温明显优于日最低气温,在冬季,预报准确率较低的日最低气温优于日最高气温; MOS气温预报方法的预报性能较理想,SCMOC对黑龙江省预报难度较大的日最低气温预报效果较好。     

北京小海陀山区雪面温度预报模型研究

基于2019年10月至2020年3月北京市延庆小海陀山区高海拔站点二海坨站和低海拔站点长虫沟站逐时气象观测数据,分析小海陀山区雪面温度演变特征及其与气象因子的相关性。采用BP神经网络及逐步回归方法建立该地区两站的雪温预报模型并进行效果检验。结果表明:(1)小海陀山区积雪时段雪温逐小时变化幅度较气温更显著,雪温与气温及总辐射呈明显正相关,气温及总辐射是影响雪温变化的主要因子;(2)基于神经网络方法建立的雪温预报模型效果优于逐步回归方法建立的雪温预报模型,模型效果低海拔站点优于高海拔站点,夜间优于白天;(3)区分白天与夜间的分时段建模方案更适用于低海拔站点。     

郑州市5～8月逐日最高气温预报

利用郑州市 1 996～ 1 998年 5～ 8月的历史气象资料 ,选取低云日际变化量、降水日际变化和风向日际变化为预报因子 ,建立了 5～ 8月最高气温日变化量多元回归预报方程。根据预报日前 1天实况和预报日的预报量 ,利用方程可求出最高气温日变化量     

银川城市道路路面温度变化特征及统计模型

采用人工定点观测路面温度资料,分析了不同天空状况和不同材质道路的路面温度日变化特征。结果表明：路面温度具有明显的日变化特征,晴空或少云时,日出和日落时段路面温度略高于气温,中午前后路面温度变幅最大,且明显高于气温;阴雨天时,路面温度略高于气温,变化相对平缓且与气温保持较好的相关性。由于水泥和沥青不同的物理特征,沥青路面对气温的反应灵敏,水泥路面反应平缓,即水泥路面最高温度多低于沥青路面,最低温度多高于沥青路面。在此基础上应用逐步回归方法建立逐时路面温度预报模型和最高道面温度预报模型,并应用模型模拟的结果与实测路面温度作对比分析,结果表明逐时道面温度预报模型的模拟效果较好,最高道面温度预报模型误差较大,需要进一步修正和改进。     

中国最高、最低温度及日较差在海拔高度上变化的初步分析

本文利用中国740个气象台站1963~2012年均一化逐日最高温度和最低温度资料,分析了中国地区最高、最低气温和日较差变化趋势的区域特征及其与海拔高度的关系。结果表明:近50年气温的变化趋势无论是年或季节变化,最低温度的增温幅度都高于最高温度,且其增温显著区域都对应我国高海拔地区。除了春季,其他季节最高、最低温度及日较差的升温幅度随着海拔高度的升高而增大,其中最高温度的变化趋势与海拔高度的相关性最好。同一海拔高度上,最高、最低温度在不同年代的增幅具有不一致性:20世纪80年代,二者变化幅度最小;20世纪90年代,二者增幅最大,尤以低海拔地区最为明显。2000 m以上高海拔地区:最高温度和最低温度的变化趋势在20世纪90年代以前变化较小,而在近十年增幅十分明显;日较差季节变化大:夏季减小,冬季增加。20世纪90年代以前,最高、最低温度随海拔高度变化不大,而近20年随海拔高度升高,最高、最低温度的变化趋势几乎都是先减小后增加。高海拔地区比低海拔地区对全球变化反应更明显。     

沈阳市城市效应对气温的影响及气温预报方法

根据沈阳市城区与观象台（郊区）的同步观测资料，分析了两地日最高低温差的变化规律，并与前期的气象要素进行相关分析，揭示出由于气象条件的变化所造成的城郊温差的不规则变化，采用逐步回归方法建立了沈阳市日最高最低温度的预报方程，取得了较好的预报效果。     

北京不同区域表面气温的变化特征以及北京市观象台气温的代表性

利用北京地区14个观测站1990～2007年逐日和2004～2007年逐时的2 m气温观测资料,分析了北京城区、郊区、南部山区以及北部山区4个区域表面气温的年变化、季节变化以及春、夏、秋、冬4个季节的日变化特征,指出4个区域的气温变化特征具有明显的差异.在所有时间尺度上城区气温受城市热岛效应影响最大,表现为温度最高,郊区次之,南部山区较低,北部山区最低.1990～2007年4个区域的气温都表现出增温趋势,其中城区增温最明显,增温率明显大于其他区域.城区与其他区域气温的差异有明显的季节变化,城区与郊区、城区与北部山区气温的差异在冬季最大,夏季最小;城区与南部山区气温的差异在夏季最大,春季最小.在气温的日变化方面,城区气温在各个季节的日较差都是最小的,南部山区最大.通过比较作为北京代表站的北京市观象台的气温与4个区域的差异,发现观象台与城区气温在各个时间尺度上的差异都最小,与其他区域存在显著差异,北京市观象台气温主要代表了城区,对其他区域的代表性较差.     

1960～2010年四川最高、最低气温的非对称性变化特征

本文利用四川138个气象站点1960~2010年的气温资料,分析了四川地区年均最高、最低气温及日较差的时空变化特征。结果表明:1960~2010年四川年均最高、最低气温在时间变化上呈非对称性升温,年均最高气温和最低气温的气候倾向率分别为0.131℃/10a和0.185℃/10a,后者增温幅度约为前者的1.4倍。年均最高、最低气温气候倾向率在空间分布上多数地区也呈非对称现象,年均最高、最低气温在西部高原地区升温较快,但最低气温的升温速率明显高于最高气温,这导致气温日较差在高原西部地区下降幅度较大。年均最高气温在1980年代最低,2000年代达到最高;年均最低气温在1960年代最低,2000年代最高;年均气温日较差在1960年代最大,1980年代最小。年均最高、最低气温分别在1996年和1993年发生转变,年均气温日较差分别在1973年和2005年发生了转变,年均最高、最低气温气候倾向率的不同及转变年的不一致导致气温日较差在转变年上的不一致。      

1873—2009年上海气温日较差变化及其影响因素

利用1873—2009年中国上海市11个气象站地面气象观测资料和1951—2009年北极涛动指数、1873—2000年西伯利亚高压强度等资料,分析了上海地区气温日较差的时间变化特征,以及大气环流异常变化、其他气象要素变化和城市化发展对气温日较差的影响。结果表明：过去137 a,上海气温日较差呈显著减小趋势,减小幅度为0.15℃/10 a。上海四季气温日较差均呈现出显著下降趋势,其中秋季气温日较差下降幅度最大,冬季气温日较差下降幅度最小。近60 a来,北极涛动指数表现出从负位相向正位相转变的趋势;而近130 a来,西伯利亚高压强度表现出由正距平向负距平转变的趋势,导致中国上海最低气温上升幅度大于最高气温的上升幅度,进而导致气温日较差的减小。在四季及全年,上海气温日较差的减小与日照时数的减少呈显著正相关,而与降水量的增加呈负相关。城市化对气温日较差的减小有明显影响。     

邢台市气温日较差的变化

利用1954—2011年邢台市逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,对邢台市气温日较差的变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明：（1）近58a来,邢台市年平均气温日较差为10．9℃,呈明显下降趋势,变化速率为-0．683℃／lOa;四季平均气温日较差中,春季最大,夏季最小,且均呈下降趋势,其中冬季下降幅度最大,夏季最小;1—12月气温日较差中,5月最大,8月最小,均呈显著下降趋势,1月气温日较差下降幅度最大。（2）年气温日较差在近58a存在15a的低频振荡周期和4～7a的高频振荡周期,并在1972、1981、1995年发生突变,在突变点前后,年平均气温日较差均表现为增加珲仃减少趋势,且年气温日较差在突变年呈阶梯下降趋势。（3）最低、最高气温非对称的变化是气温日较差下降的直接原因。另外,年气温日较差与日照时数和平均风速呈显著正相关,与总云量、水汽压呈显著负相关,与降水量几乎不相关。邢台市气温日较差显著减小,对各类作物的产量、品质有不利影响,但冬季气温日较差的下降减少了果树冻害发生。     

北京奥运交通路段精细预报

利用2007年6月1日-9月30日北京奥运交通路段27个自动气象站（含9个路面自动气象站）的监测资料,对各自动气象站的气象要素与北京市观象台同期气象要素进行统计相关分析,得出97个一元线性关系式,其各气象要素的相关系数（最高气温为0.9103~0.9884,最低气温为0.8777~0.9883,相对湿度为0.7499~0.9682,路面环境最高气温与路面最高温度为0.8502~0.9288,路面环境最低气温与路面最低温度为0.9171~0.9851）均通过F_α=0.01的检验。2008年8月北京奥运会期间,在北京市气象台短期预报产品的基础上,根据线性回归关系式,生成交通路段客观预报产品,并应用于服务。     

承德北部空气负氧离子浓度特征及预报模型

为提升生态康养气象服务能力,探讨空气负氧离子浓度与气象环境关系,利用承德北部丰宁县2020年—2022年5月两个空气负氧离子站监测资料,以及同期的气象环境数据,统计分析了负氧离子浓度时间变化特征、与气象环境要素的变化关系及关键影响因素,建立了负氧离子浓度的气象预测模型。结果表明:丰宁城市公园、林区负氧离子浓度年均值分别为1358.7个/cm3、1955.8个/cm3,最大值分别为3867个/cm3、5845个/cm3,具有治疗和康复功效的自然环境条件;林区的负氧离子浓度明显高于城市公园,城市公园和林区负氧离子浓度月变化均呈“单峰”型分布,峰值分别出现在7月、8月,最小值均出现在1月;林区、城市公园负氧离子浓度日变化夜间大于白天,年内及春夏秋冬四季内的日变化呈“双峰”型分布,峰值分别出现在日出以前及日落以后,最小值出现在午后;城市公园、林区负氧离子浓度与气温、降水量、相对湿度、风速、日照及PM2.5、O3浓度的变化有关,影响负氧离子浓度的最关键的气象、环境要素为相对湿度、PM2.5,城市公园受气象、环境影响更大;利用多元回归方法,分别建立了城市公园和林区的负氧离子浓度气象预报模型,经检验,两个模型的预报准确率分别为77.6%、74.9%,拟合效果良好,可为森林康养及健康生活提供气象服务。     

嘉兴市夏季水泥地面温度特征分析与预报

对嘉兴市2006、2007年夏季（6-9月）生态观测场水泥地面温度与同步观测的百叶箱自动观测空气温度资料进行统计分析,结果表明：夏季水泥地温的平均温度、极端最高温度均与百叶箱温度在日、月、季同步变化,但差异特点明显,最大差异表现在夏季日最高温度上;夏季24 h各时次的温度变化与百叶箱温度比较,水泥地温度具有极端最高温度出现早、高温时间短、差异大、早晨最低温度接近并略偏高的特性;夏季水泥地面最高温度与日照、降水、风向风速、相对湿度等要素密切相关。采用最优子集回归方案和卡尔曼二次滤波预报方案对水泥地面最高温度作定量预报输出,结合不同天气（晴天、多云到阴、降水）类型给予不同的人工修正,能在实际专业预报服务中取得较好的效果,可提高夏季城市专项气象服务水平。