基于服务的岳阳市区夏季高温预报参照模型研究

王威 陈太龙 何筱仙 向伟

（湖南省岳阳市气象局，岳阳 414000）

0 引言

随着全球气候变暖，极端天气出现频率显著增高[1]，夏季连续高温天气出现频率也随之增高。据《湖南省高温天气劳动保护法》《防暑降温措施管理办法》规定，最高气温以地市级气象台向公众发布的温度为准[2-3]。依照此规定，岳阳高温应以岳阳市气象台发布的岳阳高温为准，而岳阳市气象台预报气温是以位于洞庭湖畔的岳阳观测站温度为评分参考。岳阳国家基本气象观测站是湖南省唯一滨湖站，临湖而立[4]。众所周知，湖面尤其是广阔的湖面，在气候上存在一个湖体效应，在温度上表现比较复杂，而在夏季，湖体效应将会显著降低最高气温值[5]，本研究将岳阳观测站6—9月最高气温与市区20个区域自动站6—9月最高气温进行分析比较，选取最适合岳阳实际情况的高温天气参照指标为公众提供高温气象服务，供公众及决策部门参考。

1 气象站及气象资料介绍

1.1 气象站点空间分布

岳阳北枕长江、西临洞庭湖、东靠幕阜山脉和罗霄山脉，境内有6个国家级气象观测站，分别为岳阳站、华容站、临湘站、湘阴站、汨罗站、平江站，其中华容站、岳阳站、湘阴站位于西部平原地带，岳阳站为境内唯一临湖而建的国家级气象观测站。岳阳市区具备温度采集器的区域自动站20套，其空间分布如图1所示。

图1 岳阳市国家气象站和城区区域自动站空间分布Fig.1 Spatial distribution of national meteorological stations and urban automatic stations in Yueyang

1.2 气象资料介绍

据《湖南省高温天气劳动保护法》规定，最高气温大于等于35 ℃即为高温天气，根据对岳阳历年气温资料分析可知，每年高温天气出现在6—9月。岳阳市气象局自2006年建立首批自动站，到2019年上半年已在岳阳市区建立20个区域自动站，但区域自动站资料本身受设备和天气影响，存在许多资料缺失现象。因此，本文选取岳阳市区境内20个区域自动站和岳阳基本观测站资料最齐全的2016—2018年6—9月逐小时气温观测数据进行分析，其中2016年缺测日数为8 d，2017年缺测日数为19 d，2018年缺测日数为9 d，数据可用性均超过85%。

2 结果

2.1 逐日最高气温

将2016—2018年6—9月岳阳站与市区区域自动站逐日最高气温进行对比分析（图2），发现岳阳站逐日最高气温明显低于市区站，尤其在最高气温超过36 ℃区间内，岳阳站日最高气温显著偏低。将2018年6—9月岳阳市境内6个国家站逐日最高气温进行对比（图3），发现岳阳相较于其他站最高气温也显著偏低。

图2 2016 年（a）、2017 年（b）、2018年（c）岳阳站与岳阳市区自动气象站逐日最高气温对比Fig.2 Comparisons of daily maximum temperature between Yueyang Station and Yueyang urban automatic weather stations in 2016 (a),2017 (b) and 2018 (c)

图3 2018年岳阳各气象站逐日最高气温对比Fig.3 Comparisons of daily maximum temperature at Yueyang weather stations in 2018

由图1可知岳阳站由于邻近洞庭湖，受湖泊效应的影响，最高气温有削弱趋势，因而不能准确反映岳阳市和岳阳市区的真实高温情况。

2.2 高温天气日数分析

图4对比了2016—2018年岳阳站达到高温天气的日数与20个市区站达到高温天气标准的日数。表1给出了相应的平均值。可见，2016—2018年岳阳站达到高温天气的日数较市区站达到高温天气日数的平均值明显偏少，2016年岳阳站高温天数为市区高温日数的52%，2017年为47%，2018年为37%。因此，6—9月岳阳站高温日数不能准确反映岳阳市区实际高温天气日数。

表1 2016—2018年6—9月岳阳站与城区站高温天气的日数Table 1 High temperature weather days of Yueyang Station and urban stations from June to September,2016 to 2018

图4 2016年（a）、2017年（b）、2018年（c）年市区站与岳阳站高温天气对比Fig.4 Comparisons of high temperature weather between urban station and Yueyang Stations in 2016 (a),2017 (b) and 2018 (c)

2.3 相关性分析

重复测量得到的“平均值”因为考虑了正态概率，也抵消了部分误差，可认为是“最佳估计值”[6]。因此，本文利用20个区域站的平均最高气温作为岳阳城区最高气温的最佳估计值，研究岳阳站最高气温与城区最高气温估计值之间的关系。将2018年岳阳站逐日最高气温与城区最高气温估计值做散点图（图5），统计发现，两组数据呈现显著的线性正相关性，相关系数到达0.952（p<0.05）。对两组数据进行一元线性回归模型拟合，得到岳阳站最高气温值与城区最高气温估计值之间的一元回归方程：Y=-2.881+1.135X。

图5 岳阳站最高气温与岳阳市区站最高气温平均值散点图Fig.5 Scatter plot of maximum temperature of Yueyang Station and mean maximum temperature of Yueyang urban stations

3 岳阳夏季高温天气参照模型研究

参照模型Ⅰ：利用岳阳城区区域自动气象站最高气温来判断是否为高温天气，即当20个站点中超过一定比例站点日最高气温超过35 ℃可判定岳阳城区达到高温天气标准。

设Xj（j=1，2，3，…，20）为第j个区域自动站日最高气温，i为Xj≥35 ℃的个数，当i/20≥p（其中p为选定的比例，且0＜p≤1）时，认定当日岳阳市区出现高温天气。

参照模型Ⅱ：利用岳阳站高温数据，借助前述的一元回归方程Y＝－2.881＋1.135X，模拟岳阳城区最高气温近似值，该值可作为岳阳市区高温天气判定依据。

表2中给出根据参照模型I、参照模型Ⅱ求出的岳阳城区高温天气日数与岳阳站高温天气日数、区域站平均值高温天气日数平均值之间的对比，发现参照模型I取p＝50%时，高温天气日数较接近平均值，参照模型Ⅱ计算结果则普遍高于平均值。

表2 不同模型高温天气日数对比Table 2 Comparisons of days in high temperature weather

根据2016—2018年岳阳市城区高温天气的实际情况，本文中的参照模型Ⅱ和参照模型I（p＝50%）可作为岳阳市区夏季高温天气服务参照指标。