基于BP神经网络的陕西春季浅层地温预测模型

利用2016—2021年春季(3—5月)陕西98个国家级地面气象观测站逐日观测资料,运用BP神经网络构建了陕西春季不同区域(陕北、关中、陕南)不同月份(3、4、5月)不同土壤深度(5、10、15、20 cm)地温预测模型,并利用2022年数据进行模型预测检验。研究结果表明：模型预测的各深度日平均地温在陕北、关中、陕南地区预测准确率＞95%,且整体表现出土壤深度越深预测准确率越高的趋势,10 cm日平均地温预测准确率＞98%,15、20 cm日平均地温预测准确率＞99%;各深度日平均地温在陕北、关中、陕南地区预测值与实测值的均方根误差≤10 ℃、平均绝对误差≤08 ℃,均方根误差和平均绝对误差整体表现出土壤深度越深误差值越小的趋势;模型预测精度比较理想,可用于陕西春季浅层地温预报业务,为春播及果树花期预报提供技术支持。     

贵州省冬季地表(0cm)温度预报探讨

利用EC细网格地温预报资料,进行预报准确率检验,检验结果表明,EC细网格地温预报准确率较差。并利用1971—2014年贵州0 cm地温资料和气温资料,对贵州冬季地温与气温的关系进行分析,应用统计回归方法建立以气温为基础的地温模型,从而实现通过气温估算地温,并对地气模型进行了检验;结果表明,平均地温预测模型和最低地温预测模型准确率分别达到92%和80%,绝对误差均小于2℃,最高地温预测模型准确率仅有42%,今后需要考虑在不同天气(晴、多云、阴、雨、雪等)条件,分别建立最高地温预测模型。     

海河流域太阳辐射计算模型评估及时空变异规律

太阳辐射是气候形成和演变过程中重要的驱动力,研究太阳辐射的计算模型及时空变异规律对地球和气候系统意义重大。根据1960-2012年海河流域6个站点太阳辐射资料和45个站点日照时数、气温等气象资料,建立了4种太阳辐射计算模型,采用平均相对误差和Nash-Sutcliffe效率系数评估模型精确程度,在此基础上利用优选出的模型计算45个站点多年逐月太阳辐射值,进而研究海河流域太阳辐射的时空变异规律。结果表明:Angstr9mPrescott模型最适用于估算海河流域的太阳辐射;从时间变化来看,海河流域1960-2012年太阳辐射总体上呈显著下降趋势,平均变化速率为-10 MJ·m-2·a-1,春夏秋冬四季均呈现显著减少趋势,其中夏季减少幅度最大,其次是秋季,春季和冬季减少幅度最小;从空间分布来看,海河流域西北地区多年平均太阳辐射值最高,南部低纬度区域太阳辐射最低,除丰宁站以外的44个站点均呈现太阳辐射减少趋势,最大减少幅度达-27 MJ·m-2·a-1,减少趋势最为明显的是中南部地区。人类活动造成的大气污染物增加可能是海河流域太阳辐射减少的主要原因。     

高寒地区日光温室地温变化及预报

利用2012年4月至2013年3月青海大通县日光温室内外地温、气温资料和大通县气象站人工观测资料,分析了高寒冷凉地区不同天气类型下日光温室地温变化规律。结果表明;研究区日光温室内日地温呈正弦曲线变化,晴天变化幅度最明显,阴天最小,地温变幅为地表〉5 cm〉10 cm〉15cm〉20 cm;室内地表、10 cm和20 cm平均地温月变化呈波形变化,最大值出现在7月,最小值在12月;随着深度增加,平均地温年较差逐渐减小;晴天、多云天、阴天不同深度地温平均日较差分别为9.6、8.3、6.1℃;地温日垂直变化仅在14时随着深度增加逐渐下降;除晴天室内最高温度外,其余温度要素与地温之间存在极显著正相关关系;建立的日光温室内10 cm最低温度预报方程和地表最低温度预报模型,可以在业务服务中应用。     

曲江前期气温、地温与汛期降水关系的分析及预测

选取位于韶关市曲江区的韶关国家气象观测站的月平均地面气温、最高气温、最低气温和0～320cm共9层地温,分别计算它们与曲江前（4～6月）、后（7～9月）汛期降水之间的相关系数,通过相关分析发现,曲江部分时段的气温、地温与后期汛期降水存在较好的相关,表明前期下垫面热力状况对后期汛期降水状况有一定的影响。并从中找出相关性好的预报因子,建立汛期降水回归预报方程,具有较好的预报效果,从而为曲江汛期降水趋势预测提供较好的决策依据。     

盘锦市脑血管病气象敏感因子分析及其预报模型

应用盘锦市疾控中心2008年1月1日至2009年12月31日逐日脑血管病发病人数及同期逐日气象资料,采用相关分析、逐步回归等方法,分析了脑血管病与气象要素的关系,建立了逐日脑血管病发病趋势的气象预报模型。结果表明：各类气象要素与未来3 d脑血管病发病人数滑动平均具有较好的相关性;气象因子对脑血管病发病人数的影响存在着一种滞后效应和持续效应;脑血管病发病人数与当日最低气温、平均气温、最低气压、平均风速、湿度、最大气温日较差等气象要素相关显著;不同的季节影响脑血管病发病人数的敏感气象因子不同,且相关关系差异较大。逐日脑血管病发病趋势的气象预报模型预报检验效果较好。     

5天平均高度场在中期趋势预报中的应用

采用相似预报技术,用500 hPa侯平均格点资料作为历史样本资料,国家气象中心下发的侯平均实况资料和侯平均预报资料以及用欧洲数值预报中心的500 hPa格点资料得到的5d平均资料作为3种实时样本资料,通过相似比较得出相似历史个例,最后通过综合判别得出全省各片中期天气趋势预报结果.此方法在2000年汛期用于中期降水趋势预报,3个月的各片平均趋势预报准确率达67%,并且该方法对天气过程有较好的预报能力.     

汉江中上游致洪降水过程的预报方法研究

使用1970－1998年5－10日地面以及850hPa、700hPa、500hPa天气图资料，卫星云图资料，同期丹江口水库入库流量资料和汉江中上游50个雨量站点日平均降水量资料，采用统计学方法，对影响到丹江口水库运行的致洪降水过程的天气系统进行了归类分型，建立了汉江中上游致洪峰水过程预报模型；配合预报模型，对致洪降水的诸多天气因子进行了相关分析，筛选相关性和稳定性较好的因子，建立了汉江中上游不同量级降水的预报指标和预报判据；将以上预报方法试用于2000年5－10月，其预报效果较好。     

1958—2017年5—9月典型草原区生长季浅层地温变化特征

文章选取锡林浩特国家基准气候站1958—2017年5—9月0、5、10、15、20cm逐日平均地温资料,利用线性倾向估计、相关分析等数理统计方法,分析各层地温的变化特征及趋势。结果表明:各层平均地温均呈显著的升温趋势,升温幅度依次为0.476、0.365、0.331、0.333、0.301℃/10a,其中,2001年各层地温上升最为明显;从各层地温的年内变化规律看,在7月达到最高,9月份相差甚微;各层地温与气温之间存在极显著的相关性,其中,0cm地温和气温的相关性最高,各层地温与降水呈负相关。     

5天平均高度场在中期趋势预报中的应用

采用相似预报技术，用500hPa侯平均格点资料作为历史样本资料，国家气象中心下发的候平均实产史资料和侯平均预报资料以及用欧洲数值预报中心的500hPa格点资料得到的5d平均资料作为3种寮时样本资料，通过相似比较得出相似历史个例，最后通过综合判别得出全省各片中期天气趋势预报结果，此方法在2000年汛期用于中期降水趋势预报，3个月的各片平均趋势预报准确率达67%，并且该方法对天气过程有较好的预报能力。     

广东省清远市低温霜冻监测预报系统

根据清远市低温霜冻气候概况,应用1970～2000年的地面和高空气象历史资料作统计样本,运用逐步回归方法,建立测站的日最低气温和日最低地温的短期预报方程,作定量预报;并根据霜冻与气温和地温的关系判别预报区内有无霜冻,建立了广东省清远市低温霜冻监测预报系统。用2007—2008年冬春低温雨雪冰冻历史资料进行试报,收到了较好的效果。     

山岳型风景区最高最低气温预报方法研究

利用ECMWF预报场资料和地面观测资料开展支持向量机(SVM)、卡尔曼滤波(Kalman)两种统计方法对山岳型风景区气温集成预报方法的研究,并且结合自动气象观测站气温资料进行检验。结果表明:单一的SVM方法预报准确率较高且稳定,传统的Kalman方法预报效果不太理想,对长时效预报效果较差;加权集成后,3种集成方法预报稳定性较好、准确率比单一的SVM和Kalman预报方法均有所提高。从不同预报时效的检验结果看,各预报方法最高和最低气温预报准确率随着预报时效的增加均呈现降低的趋势。绝对误差分析表明,各预报方法最高气温的平均绝对误差均低于最低气温的平均绝对误差。     

利用地温与气温预报开春日期

根据洪家国家基准气候站1981—2010年地温和气温资料,应用统计学方法分析了开春日期与不同时期的气象因子的相关性,以前一年11月的160 cm地温作为前提条件对长序列进行分离,在此基础上建立2个模拟预报方程。经验证,预报方程精度较高,有较好的实际使用意义。     

农学模式在冬小麦产量动态预报中的应用

根据冬小麦理论产量由单位面积有效茎、穗粒数和千粒重求积的农学原理,结合冬小麦生长季气温、日照和水分适宜度的计算模型,在河南省选择5个代表站点,利用1995-2013年冬小麦生长季的逐旬气象要素,构建了气温、日照、降水和土壤水分适宜度序列,分别建立了各代表站点产量要素的变化率或距平百分率的动态预报模型。结果表明:有效茎与气象条件的直接相关性不显著,但株成穗数的变化率与气温和水分适宜度的相关性较好,千粒重距平与土壤水分适宜度的相关性显著,穗粒数与气象因子适宜度的相关性小。除穗粒数变化率预报模型外,构建的株成穗数变化率及千粒重距平的动态预报模型显著性水平均较高。模型可从4月1日起,逐旬预报各产量要素值,各代表站点对株成穗数、穗粒数和千粒重的预报回代检验平均准确率分别为80.4%、88.5%和94.0%,5月上旬以后对理论产量的预报平均准确率为93.3%。利用2014年资料进行外推检验,对穗粒数和千粒重的预报准确率均在92.0%以上。因此基于主要气候因子适宜度与农学模式相结合的方法,可实现产量动态预报,预报准确率基本满足业务服务需求,但模型对产量的丰歉趋势预报准确率仍相对较低。     

山东省霜冻天气分区客观预报方法

根据山东省霜冻气候概况,把全省分成６个预报区,每个区选取有代表性的测站,应用探空、地面观测资料和逐步回归方法,建立测站的日最低气温和日最低地温的短期预报方程;把ＨＬＡＦＳ数值预报资料代替高空资料代入预报方程,进行最低气温和地温的预报;根据霜冻与气温和地温的关系及分区预报霜冻的标准,判别预报区内有无霜冻。建立了山东省霜冻天气短期分区预报业务系统。     

近50年乌鲁木齐浅层地温变化特征分析

根据乌鲁木齐站1962—2011年近50a的地面和浅层日平均地温资料,采用气候倾向率、Cramer法、Yamamoto法和Mann—Kendall法进行变化趋势以及突变检验。结果表明:乌鲁木齐近50a0cm地表温度和5~20cm年平均浅层地温总体呈上升趋势,其中:1962—1985年呈下降趋势,1985年之后明显上升。年平均浅层地温在春、夏两季呈现下降趋势,尤其是在1962—1985年地温下降的趋势均达到了0.01显著性水平,秋、冬两季,则是上升趋势,其中:冬季地温在近50a增温最为显著,并且随深度增加增温的趋势减缓。1976—2001年乌鲁木齐0~20cm各层地温均处于相对偏冷的气候态,年平均地温在1986年前后发生转折,在2005年左右发生增暖的突变现象,至2011年一直处于上升趋势,但尚未出现突变时间区域。     

趋势化资料在日气温预报中的应用

样本资料经过趋势化处理后,利用逐步回归选取预报因子,建立崇左市区日最高、最低气温预报模型,经比较发现,该模型比原始资料预报模型较稳定,预报效果较好,为短期日气温预报提供了一种新的思路和方法。     

1961-2009年大同市太阳辐射变化特征及与气象要素的关系

在全球气候变暖背景下,地面接收太阳辐射总量发生改变,探讨自然和人为因素对其影响成为热点。利用线性趋势分析、M-K突变检验和小波分析等方法,分析了1961-2009年大同市地面接收太阳辐射的变化特征,验证地面接收太阳辐射的突变年份和周期变化及未来变化趋势,探讨太阳辐射与相关气象要素的关系。结果表明：近49 a大同市地面接收太阳辐射年平均值为5617.28 MJ/m²,整体呈现明显下降趋势,但2000年后又缓慢上升;大同市地面接收太阳总辐射在1975年发生突变;太阳总辐射的振荡周期为9a,现正处于太阳辐射偏高年份;日照时数逐年递减,地面接收太阳辐射减少,二者呈现显著正相关;降水量在波动中缓慢减少,而地面接收太阳辐射总量减少,二者呈现一定正相关;云量变化逐年减少,但与地面接收太阳辐射相关性不明显,气候的自然因素变化与地面接收太阳辐射的相关性较小。     

室外热环境指标的简化计算和应用研究

利用天津市边界层观测站2008年5-9月、2009年5-7月温度、湿度、风速、湿球黑球温度(WBGT)和太阳辐射资料作相关性分析,结果表明：干球温度、相对湿度、太阳辐射、风速与湿球黑球温度具有一定的线性相关度。结合Rayman模型计算平均辐射温度,建立了以云、大气温度、相对湿度、风作为预报因子的湿球黑球温度统计方程。利...     

德令哈市近38年浅层地温的变化特征分析

利用1981-2018年德令哈市国家基本气象站浅层地温、0cm地温和气温数据资料,分析了浅层地温的年、季、月气候变化特征。结果表明:近38a德令哈市年5～20cm平均地温呈显著上升的气候趋势;春季5～20cm平均地温上升趋势最快,秋季5cm、10cm平均地温上升趋势最慢,冬季15cm、20cm平均地温上升趋势最慢;全月5cm平均地温呈上升的气候趋势,1-11月份10cm、15cm、20cm平均地温呈上升的气候趋势,12月份呈下降的气候趋势。Mann-Kendall检验法分析发现年5cm、10cm平均地温在1993年发生突变,年15cm、20cm平均地温在1994年发生突变。年、季5～20cm平均地温与0cm平均地温和平均气温呈显著的正相关性。年、季5～20cm平均地温异常偏冷年份均出现在20世纪80年代,异常偏热年份多出现在21世纪10年代。