云南保山气温变化特征及其均生函数预测实验

2018-05-21杜铠炫

时代农机 2018年2期

郭燕，祁倩，杜铠炫

（云南省保山市气象局，云南保山 678000）

1 资料和方法

文章使用保山市1969～2013年45年的年和季节温度资料进行研究，对2014～2018年气温情况进行预测。研究方法主要为统计平均、均生函数延拓矩阵建立、最优多元回归方程建立等。具体步骤包括：首先依据1969～2013年实测数据，分析出延拓矩阵，再利用延拓矩阵及实测值，确定最优多元回归方程，对2014～2018年各季节预估，并与实测值对比；分析历史实况资料在该方法下对保山市气温预测中可用性。

2 预报方程建立

利用1969～2013年实测数据和均生延拓矩阵，建立起预报方程，对2014～2018年保山市气温进行预报。例如：对2011～2015年 1月日照预报方程为：X1×（－1.52）＋X2×0.08＋X3×（－0.13）＋X4×0.13＋X5×0.41＋X6×0.09＋X7×0.78＋X8×0.19＋X9×0.69＋X10×0.59＋X11×0.21＋X12×0.39＋X13×0.59－377.02（其中：X1、X2、X3……X13分别表示步长，即样本数 42 与 3、4、5……14 的商数取整；－1.52、0.08、－0.13……0.59为各因子对应的多元回归系数；－377.02为该方程中常数项）。

设时间序列为 X（t），（t=1，2，3......N）构造均生函数。

式中；为满足的最大数；［］表示取整。

对保山市1969～2013年平均温度进行预报检验过程中要使用均生函数，将2004年作为预报试报开始时间，此时要对1969～2004年平均气温建模，之后依次对2005～2009年各年份平均温度试报，对1970～2005年平均温度数据建模，对2006～2010年平均温度试报，就能得出2009～2013年平均温度预测结果，后将预测结果与保山市对应年份的实际温度数据分析比较，结果表明：使用均生函数模型对保山市未来温度变化趋势预测过程中，若年平均温度时间长度为1年，则此时对年平均温度预测误差平均值为-0.7℃，若年平均温度的时间长度为2年，则对年平均温度预测误差的平均数值为-0.7℃，若平均温度时间长度为3年，则对年平均温度预测误差的平均值为-0.7℃，而对时间长度为4年平均温度预测误l差平均值则达-0.8℃，对时间长度为5年平均温度预测误差平均值为-1.0℃，总的年平均温度预测误差-0.8℃，通过对比实际温度数值和预测值发现，使用均生函数模型在对保山市未来温度变化趋势预测过程中，其数值要比实际温度数值偏小。但起始年是 2004、2005、2006年历史极小值 16.3℃（2007年）预测及起始年为2008年对历史极大值17.2℃（2013）年预测对比偏小。

3 保山市年平均温度趋势预测

结合1969～2013年保山市年平均温度数据，使用均生函数模型对保山市2014～2018年平均温度预测（如表1所示）。分析保山市1969～2013年实际年平均温度数据、拟合值及2014～2018年平均温度预测值，对比分析得出相关预测结论：未来5年内保山市年平均温度呈单波谷变化趋势，年平均温度数据在15.8～16.2℃（如图1所示）。

表1 保山市2014～2018年年平均温度趋势预测

图1 保山市年平均温度变化情况、拟合值及2014～2018年平均温度预测值

4 保山市季平均气温变化趋势预测

（1）保山市2014～2018年春季平均温度趋势预测。结合1969～2013年保山市春季年平均温度数据，使用均生函数模型对保山市2014～2018年春季年平均温度预测（如表2所示）。对比分析保山市1969～2013年实际春季年平均温度数据、拟合值及2014～2018年春季年平均温度预测值，得出相关预测结论：未来5年内保山市春季年平均温度呈波动下降趋势，及随着年份增长，春季平均温度呈下降趋势，春季年平均温度16.3℃。

表2 保山市2014～2018年春季平均温度趋势预测

（2）保山市2014～2018年夏季平均温度趋势预测。结合1969～2013年保山市夏季年平均温度数据，使用均生函数模型对保山市2014～2018年夏季年平均温度预测（如表3所示）。分析保山市45年夏季年平均气温、均生函数拟合值及未来一段时间夏季平均气温，得出相关预测结论：2014～2018年保山市夏季平均温度呈逐渐增加趋势，与保山市近45年平均气温变化趋势相同，夏季平均温度数据在20.9～21.4℃。

表3 保山市2014～2018年的夏季平均温度趋势预测

（3）保山市2014～2018年秋季平均温度趋势预测。结合保山市近45年秋季的年平均温度数据，借助均生函数模型预测保山市秋季在未来一段时间内温度变化（如表4所示）。分析保山市45年秋季年平均气温、均生函数的拟合值以及未来一段时间内秋季平均气温得出相关预测结论：未来5年内保山市秋季年平均温度呈波动上升趋势，秋季年平均温度数据16.8～17.5℃。

表4 保山市2014～2018年秋季温度趋势预测

（4）保山市冬季平均温度趋势预测。结合1969～2013年保山市冬季年平均温度数据，使用均生函数模型对保山市2014～2018年冬季年平均温度预测（如表5所示）。对比分析保山市45年冬季年平均气温、均生函数拟合值及未来一段时间内冬季平均气温，可以得出相关预测结论：未来5年内保山市冬季平均温度呈单峰型波动下降趋势，年平均温度9.8℃～10.7℃。