云南保山氣溫變化特征及其均生函數(shù)預(yù)測實(shí)驗(yàn)

郭 燕，祁 倩，杜鎧炫

（云南省保山市氣象局，云南 保山 678000）

1 資料和方法

文章使用保山市1969～2013年45年的年和季節(jié)溫度資料進(jìn)行研究，對(duì)2014～2018年氣溫情況進(jìn)行預(yù)測。研究方法主要為統(tǒng)計(jì)平均、均生函數(shù)延拓矩陣建立、最優(yōu)多元回歸方程建立等。具體步驟包括：首先依據(jù)1969～2013年實(shí)測數(shù)據(jù)，分析出延拓矩陣，再利用延拓矩陣及實(shí)測值，確定最優(yōu)多元回歸方程，對(duì)2014～2018年各季節(jié)預(yù)估，并與實(shí)測值對(duì)比；分析歷史實(shí)況資料在該方法下對(duì)保山市氣溫預(yù)測中可用性。

2 預(yù)報(bào)方程建立

利用1969～2013年實(shí)測數(shù)據(jù)和均生延拓矩陣，建立起預(yù)報(bào)方程，對(duì)2014～2018年保山市氣溫進(jìn)行預(yù)報(bào)。例如：對(duì)2011～2015年 1月日照預(yù)報(bào)方程為：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分別表示步長，即樣本數(shù) 42 與 3、4、5……14 的商數(shù)取整；－1.52、0.08、－0.13……0.59為各因子對(duì)應(yīng)的多元回歸系數(shù)；－377.02為該方程中常數(shù)項(xiàng)）。

設(shè)時(shí)間序列為 X（t），（t=1，2，3......N）構(gòu)造均生函數(shù)。

式中；為滿足的最大數(shù)；［］表示取整。

對(duì)保山市1969～2013年平均溫度進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)過程中要使用均生函數(shù)，將2004年作為預(yù)報(bào)試報(bào)開始時(shí)間，此時(shí)要對(duì)1969～2004年平均氣溫建模，之后依次對(duì)2005～2009年各年份平均溫度試報(bào)，對(duì)1970～2005年平均溫度數(shù)據(jù)建模，對(duì)2006～2010年平均溫度試報(bào)，就能得出2009～2013年平均溫度預(yù)測結(jié)果，后將預(yù)測結(jié)果與保山市對(duì)應(yīng)年份的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)分析比較，結(jié)果表明：使用均生函數(shù)模型對(duì)保山市未來溫度變化趨勢預(yù)測過程中，若年平均溫度時(shí)間長度為1年，則此時(shí)對(duì)年平均溫度預(yù)測誤差平均值為-0.7℃，若年平均溫度的時(shí)間長度為2年，則對(duì)年平均溫度預(yù)測誤差的平均數(shù)值為-0.7℃，若平均溫度時(shí)間長度為3年，則對(duì)年平均溫度預(yù)測誤差的平均值為-0.7℃，而對(duì)時(shí)間長度為4年平均溫度預(yù)測誤l差平均值則達(dá)-0.8℃，對(duì)時(shí)間長度為5年平均溫度預(yù)測誤差平均值為-1.0℃，總的年平均溫度預(yù)測誤差-0.8℃，通過對(duì)比實(shí)際溫度數(shù)值和預(yù)測值發(fā)現(xiàn)，使用均生函數(shù)模型在對(duì)保山市未來溫度變化趨勢預(yù)測過程中，其數(shù)值要比實(shí)際溫度數(shù)值偏小。但起始年是 2004、2005、2006年歷史極小值 16.3℃（2007年）預(yù)測及起始年為2008年對(duì)歷史極大值17.2℃（2013）年預(yù)測對(duì)比偏小。

3 保山市年平均溫度趨勢預(yù)測

結(jié)合1969～2013年保山市年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對(duì)保山市2014～2018年平均溫度預(yù)測（如表1所示）。分析保山市1969～2013年實(shí)際年平均溫度數(shù)據(jù)、擬合值及2014～2018年平均溫度預(yù)測值，對(duì)比分析得出相關(guān)預(yù)測結(jié)論：未來5年內(nèi)保山市年平均溫度呈單波谷變化趨勢，年平均溫度數(shù)據(jù)在15.8～16.2℃（如圖1所示）。

表1 保山市2014～2018年年平均溫度趨勢預(yù)測

圖1 保山市年平均溫度變化情況、擬合值及2014～2018年平均溫度預(yù)測值

4 保山市季平均氣溫變化趨勢預(yù)測

（1）保山市2014～2018年春季平均溫度趨勢預(yù)測。結(jié)合1969～2013年保山市春季年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對(duì)保山市2014～2018年春季年平均溫度預(yù)測（如表2所示）。對(duì)比分析保山市1969～2013年實(shí)際春季年平均溫度數(shù)據(jù)、擬合值及2014～2018年春季年平均溫度預(yù)測值，得出相關(guān)預(yù)測結(jié)論：未來5年內(nèi)保山市春季年平均溫度呈波動(dòng)下降趨勢，及隨著年份增長，春季平均溫度呈下降趨勢，春季年平均溫度16.3℃。

表2 保山市2014～2018年春季平均溫度趨勢預(yù)測

（2）保山市2014～2018年夏季平均溫度趨勢預(yù)測。結(jié)合1969～2013年保山市夏季年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對(duì)保山市2014～2018年夏季年平均溫度預(yù)測（如表3所示）。分析保山市45年夏季年平均氣溫、均生函數(shù)擬合值及未來一段時(shí)間夏季平均氣溫，得出相關(guān)預(yù)測結(jié)論：2014～2018年保山市夏季平均溫度呈逐漸增加趨勢，與保山市近45年平均氣溫變化趨勢相同，夏季平均溫度數(shù)據(jù)在20.9～21.4℃。

表3 保山市2014～2018年的夏季平均溫度趨勢預(yù)測

（3）保山市2014～2018年秋季平均溫度趨勢預(yù)測。結(jié)合保山市近45年秋季的年平均溫度數(shù)據(jù)，借助均生函數(shù)模型預(yù)測保山市秋季在未來一段時(shí)間內(nèi)溫度變化（如表4所示）。分析保山市45年秋季年平均氣溫、均生函數(shù)的擬合值以及未來一段時(shí)間內(nèi)秋季平均氣溫得出相關(guān)預(yù)測結(jié)論：未來5年內(nèi)保山市秋季年平均溫度呈波動(dòng)上升趨勢，秋季年平均溫度數(shù)據(jù)16.8～17.5℃。

表4 保山市2014～2018年秋季溫度趨勢預(yù)測

（4）保山市冬季平均溫度趨勢預(yù)測。結(jié)合1969～2013年保山市冬季年平均溫度數(shù)據(jù)，使用均生函數(shù)模型對(duì)保山市2014～2018年冬季年平均溫度預(yù)測（如表5所示）。對(duì)比分析保山市45年冬季年平均氣溫、均生函數(shù)擬合值及未來一段時(shí)間內(nèi)冬季平均氣溫，可以得出相關(guān)預(yù)測結(jié)論：未來5年內(nèi)保山市冬季平均溫度呈單峰型波動(dòng)下降趨勢，年平均溫度9.8℃～10.7℃。

表5 保山市2014～2018年冬季平均溫度趨勢預(yù)測

5 結(jié)語

文章使用均生函數(shù)模型對(duì)保山市未來氣溫變化預(yù)測得出如下結(jié)論：在未來五年內(nèi)保山市溫度呈單波谷變化趨勢，只有夏季平均氣溫在逐漸上升，其它三季氣溫逐年下降。