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农业气象谚语在汛期降水气候预测的应用

2018-09-26杨锦青黄耀波陆锡青朱婷婷

热带农业科学 2018年4期
关键词:概率统计雨量

杨锦青 黄耀波 陆锡青 朱婷婷

摘 要 选取“冬暖春寒夏雨多”(“冬寒春暖夏雨少”)、“冬至一场风夏至一场暴”和“初雷百日雨”等谚语作为检验对象,通过对台山历史气象资料进行统计分析,检验有关谚语的可用性。结果显示:谚语“冬暖春寒夏雨多”对台山不适用,但“冬寒春暖夏雨少”可用,若严重冬寒年遇上ELnino年,则来年夏季降水可能出现气候极值;谚语“冬至一场风夏至一场暴”对于夏季中雨和大雨长期预报有一定参考价值;谚语“初雷百日雨”对于夏季降水长期预报有较好的参考价值。由此提出了在农业生产上趋利避害的相应建议,力求为夏季降水提供短期气候预测依据,为农业生产提供更加准确的农用天气与气象灾害预报服务,促进三农事业发展。

关键词 农业气象学与气候学 ;气象谚语 ;雨量 ;概率统计 ;气候预测

中图分类号 P163 文献标识码 A Doi:10.12008/j.issn.1009-2196.2018.04.021

Abstract Some proverbs like "More rains fall in summer when it is warm in winter and cold in spring", "Less rainfall in summer follows a cold winter and a warm spring", "A storm in winter solstice indicates a rainstorm in summer" and "First thunder is followed by a hundred days of rain" were chosen to verify their practical applicability in Taishan based on a statistical analysis of historical meteorological data in Taishan, Guangdong, China. The results showed that the proverb "More rains fall in summer when it is warm in winter and cold in spring" was not applicable to Taishan, but the proverb "Less rainfall in summer follows a cold winter and a warm spring" was applicable to Taishan and that the rainfall might be the highest in summer if a very cold winter comes with the year of EL Nino. The proverb "A storm in winter solstice indicated a rainstorm in summer" and provided some references for the long-term forecast of moderate rain and heavy rain. The proverb "First thunder is followed by a hundred days of rain" had a good reference for the long term prediction of precipitation process in summer. In this context some suggestions for the good of agricultural production were put forward in order to provide the basis of short-term climate prediction of precipitation in flood seasons and provide accurate agro- meteorological weather and disaster weather forecast service for the agricultural production.

Keywords agricultural meteorology and agricultural climatology ; agrometeorological proverbs ; rainfal ; probability statistics ; climate prediction

區别于短期天气预报(着重于要素预报)和中期天气预报(着重于过程预报),气候预测是指与时间有关的气候统计特征量(如平均值、方差和概率等)的预测。短期气候预测着重于趋势预测,如汛期的旱涝趋势、台风趋势、冬季冷暖趋势、低温阴雨趋势等[1]。是一个复杂的科学难题[2-3],有待进一步加强研究深度。

气象谚语源于生产第一线,是劳动群众在长期生产过程中积累的看天经验结晶。这些经验以谚语形式长期流传,有一定的使用价值和科学道理。但并不是所有谚语都适用于当地,使用之前需进行检验。

台山汛期(4~9月)平均雨量1 642.4 mm,占年均雨量的85%。但年际变化较大,最多为2001年(2 543.5 mm),最少为1977年(829.0 mm),而汛期雨量对预测年度旱涝趋势至关重要。因此,本文利用统计学方法[4],对台山历史气象资料进行分析,检验相关气象谚语在台山夏季降水气候预测的可用性,力求为汛期降水短期气候预测提供依据,为农业生产提供更加准确的农用天气与农业气象灾害预报服务,促进三农事业发展。

1 谚语的选取

选取“冬暖春寒夏雨多”(“冬寒春暖夏雨少”)、“冬至一场风夏至一场暴”和“初雷百日雨”等谚语作为检验对象。

“冬暖春寒夏雨多”的含义为:如果冬季偏暖且来年春季偏冷,则来年夏季雨量偏多;“冬寒春暖夏雨少”的含义为:如果冬季偏冷且来年春季偏暖,则来年夏季雨量偏少;“冬至一场风夏至一场暴”的含义为:如果冬至节气期间出现寒潮天气过程,则来年夏至期间会出现一次明显降水(中雨以上量级降水,下同);“初雷百日雨”的含义为:在初雷后100 d前后,会出现一次明显降水过程。

2 谚语的检验

2.1 谚语“冬暖春寒夏雨多”(“冬寒春暖夏雨少”)的检验

2.1.1 气候统计

为方便数据统计,本文使用的季节划分如下:3~5月(阳历,下同)为春季,6~8月为夏季,9~11月为秋季,12月至次年2月为冬季。

选取台山站1955~2015年冬、春季平均气温和夏季降水资料作为分析样本。其中,“冬季平均气温”为每年12月至次年2月平均气温值,“春季平均气温”为次年3~5月的平均气温值,“夏季雨量”取次年6~8月的雨量总值。冬季平均气温高(低)于冬季年均气温值(14.8℃),即为冬暖(寒);春季亦然(春季年均气温22.3℃)。雨量R的偏差(与雨量年均值A比较)采用以下标准[5]:R>120% A为雨量偏多,R<80% A为雨量偏少,80%A≤R≤120% A为雨量正常(夏季雨量年均值923.0 mm,738~1 108 mm为雨量正常)。

由统计分析结果可知,60年内有29年属于“冬暖”,占比48%(29/60),“冬寒”占比为50%(30/60),“春暖”占比为47%(28/60),“春寒”占比为50%(30/60),“夏雨偏多”的气候概率仅占15%(9/60),“夏雨偏少”占比23%(14/60),而“夏雨正常”占比高达62%(37/60)。

2.1.2 谚语可用性分析

由表1可知,1955~2015年存在“当年冬暖、次年春寒”(简称“冬暖春寒”年,下同)现象共有10年(1958、1959、1964、1968、1977、1978、1987、1992、2008、2009年),其中夏雨偏多1年、偏少1年、正常8年。可见夏雨偏多和偏少的几率(1/10=10%)均低于气候概率,夏雨正常的几率(8/10=80%)高于气候概率。

由表2可知,1955~2015年存在“当年冬寒、次年春暖”(简称“冬寒春暖”年,下同)现象共有11年(1955、1957、1962、1963、1966、1976、1979、1999、2007、2011、2013年)。其中,夏季雨量偏多1年、偏少5年、正常5年。可见夏雨偏多和正常的几率(分别为1/11=12.5%,5/11=45.5%)均低于气候概率,夏雨偏少的几率(5/11=45.5%)远高于气候概率。

因此,谚语“冬暖春寒夏雨多”对台山不适用,但“冬寒春暖夏雨少”可以应用于实际预报。

2.1.3 典型历史个例分析

1955~2015年所有“冬寒春暖”年份中,1976年冬季气温最低(12.9℃、较年均14.8℃偏低1.9℃,位列历史低值第4位),1977年春季气温最高(23.7℃、较年均22.3℃偏高1.4℃,位列历史高值第3位),1977年夏季雨量最少(353.4 mm,位列历史低值第1位)。根据中国ENSO监测小组的ELnino事件划分标准[6],1976年6月至1977年3月為一次ELnino事件(1976年10~12月ELnino强度达到峰值)。由此可见,ELnino年如果冬季气温严重偏低,则来年夏季降水可能出现气候极值[7-10]。

2.2 谚语“冬至一场风夏至一场暴”的检验

2.2.1 气候统计

选取台山站1954~2000年冬至期间最低气温和夏至期间最大日雨量资料作为分析样本。其中,“冬至期间”所取时间段为12月21~31日,“夏至期间”所取时间段为次年6月21~25日(由于6月下旬为降水相对集中期,选择该时间段的目的是为了精确到“侯”的天气过程预报)。凡冬至期间出现极端最低气温≤5.0℃,统计为一次寒潮天气过程[1]。

由统计分析结果可知,46年内有11年在冬至期间出现寒潮天气过程,气候概率为24%(11/46);而夏至期间降水出现中雨以上(含中雨,下同)量级的气候概率为52%(24/46),出现大雨以上的气候概率为30%(14/46),出现暴雨以上的气候概率为20%(9/46)。

2.2.2 谚语可用性分析

由表3可知,冬至期间出现寒潮的11年内,夏至期间降水出现中雨、大雨、暴雨以上的年数分别为7、5、3 a 。其几率(分别为7/11=63.6%,5/11=45.5%,3/11=27.3%)均高于气候概率。表明冬至期间若出现寒潮天气,夏至期间出现明显降水的拟合率较高。因此,谚语“冬至一场风夏至一场暴”对于夏季中雨和大雨过程的长期预报有一定使用价值(暴雨过程长期预报效果稍逊)。

2.3 “初雷百日雨”谚语的检验

2.3.1 气候统计

选取台山站1953~2000年初雷日资料,计算各年初雷日后第100天的日期(简称“初雷百日”,下同),选取“初雷百日”前后(“初雷百日”及其前后各5天)的降水资料作为分析样本。

2.3.2 谚语可用性分析

由表4可知,1953~2000年“初雷百日”期间降水出现中雨以上量级的几率为87.5%(42/48),出现大雨以上的几率为77.1%(37/48),出现暴雨以上的几率为41.7%(20/48)。“初雷百日”期间出现明显降水过程的拟合率高(尤其中雨和大雨均超过75%)。表明谚语“初雷百日雨”从统计学上说有一定意义,对于夏季降水过程长期预报有较好的参考价值。

3 结语

通过统计台山多年历史气象资料,对“冬暖春寒夏雨多”(“冬寒春暖夏雨少”)、“冬至一场风夏至一场暴”和“初雷百日雨”等谚语进行检验,可以得知:

(1)“冬暖春寒夏雨多”对台山不适用,但“冬寒春暖夏雨少”可用。另外,若严重冬寒年遇上ELnino年,则来年夏季降水可能出现气候极值,农业生产需考虑极端天气(如大旱)的可能影响,趋利避害。

(2)“冬至一场风夏至一场暴”对于夏季中雨和大雨过程的长期预报有一定参考价值,农业生产可参考使用,提前半年做好用水调度计划。

(3)“初雷百日雨”从统计学上说有一定意义,对于夏季降水过程长期预报有较好的参考价值,农业生产可以参考使用,提前3个月左右做好用水调度计划。

参考文献

[1] 广东省气象局. 广东省天气预报技术手册[M]. 北京:气象出版社,2006.

[2] 丁一汇. 季节气候预测的进展和前景[J]. 气象科技进展, 2011,1(3):14-27.

[3] 贾小龙,陈丽娟,高 辉,等. 我国短期气候预测技术进展[J]. 应用气象学报,2013(6):641-655.

[4] 黄嘉佑. 气象统计分析与预报方法(第三版)[M]. 北京:气象出版社,2004:1-27.

[5] 林华立,杨锦青,叶朗明. 南海夏季风与台山汛期降水的关系[J]. 广东气象,2007,29(增刊):51-54.

[6] 陈 冰,梁伟杰,蔡孙平,等. ENSO事件对化州降水的影响[J]. 气象研究与应用,2012,33(增刊):57-59.

[7] 朱振全. 关于应用天气谚语的一些问题[J]. 气象,1981,7(10):5-6.

[8] 王 焱,陈希玲. 一条天气谚语的验证——春风与秋雨的关系[J]. 山东气象,1998(3):47.

[9] 马福慧,马安国. 天气谚语在湖北省梅雨预测中的应用[J]. 暴雨灾害,2001,20(3):13-15.

[10] 吴尚森,梁建茵,李春晖. 南海夏季风强度与我国汛期降水的关系[J]. 热带气象学报,2003,19(9):25-36.

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