武汉市气温分布及温度分区预报
吴高蓉王康
（武汉市气象局，湖北武汉，430040）
摘要
对比分析武汉市各辖区自动气象站和武汉国家基本气象站观测气温，表明全市气温大体呈南高北低的趋势，城区热岛效应明显，各区气温和本站气温呈明显的正相关性。
预报员做出武汉本站的气温预报，通过回归方程的计算，即可以得到全市的温度分区预报参考值。
关键词：气温分布线性回归预报方法
引言
武汉市气象局近年来在全市布设了90余个自动气象观测站，积累了一定数量的观测数据。
为了更好地做好武汉市分区的温度预报，为市民提供优质的气象服务，本文按照武汉市各辖区的地域分布，选择了相应的自动气象站观测数据，采用统计学方法对各辖区的气温和武汉国家基本气象观测站（57494，以下简称本站）的气温进行了对比分析，分析发现全市气温大体呈南高北低的趋势，城区热岛效应明显，各区气温和本站气温呈明显的正相关性。
利用线性回归方法得到了各区代表站气温与本站气温的回归方程，并利用2007、2008年两年的数据对回归方程进行了检验，大多数误差在2℃以内，所以此方法可以为武汉市分区温度预报提供有价值的参考。
1 资料与方法
1.1 资料来源
武汉市气温分析采用2007年和2008年全市所有观测站的日平均气温、日最高气温、日最低气温。
由于加密自动气象站均为无人值守站，故障的排除不是很及时，因此所缺数据较多。
一个月内温度数据缺测在2天以内（含2天），则采用最近的气象站温度数据以及缺测前后的温差值人工订正补齐；如果缺测在2天以上，则舍弃该月该站的数据。
武汉市温度分区预报根据武汉市行政区划和自动站的分布，选取13个自动气象站作为该区的代表站。
1.2 研究方法
武汉市气温分析采用全市各观测站与57494站的温度差值，分月对全市气温的温差进行分析。
用Surfer绘图软件逐月对全市温差绘图，分析全市气温的分布规律。
温度分区预报：按照自然月划分，用选取的13站最高、最低气温和57494站气温做相关分析，得出全年的分月预报方程组。
最后采用三种方法（预报方程；直接采用494的温度预报；北部减1℃、中部不变、南部加1℃）对全市温度预报经行检验，结果表明，用分区预报方程组得出的预报最为可靠。
1、武汉市气温分析
武汉市气温分布的月季变化比较明显，冬季温度梯度比较小，夏季温度梯度明显加大。
总体上看，武汉市气温的分布是温度自北向南的递增效应和城区的热岛效应两者叠加的结果。
因此本文逐月对平均气温、最高气温、最低气温的分布情况进行了分析，通过surfer 软件绘制了逐月气温的分布图，下面以1月、8月分布图为例，分别说明武汉市气温分布
的季节变化。
1.1 平均气温分布特征
武汉市月平均气温呈现中部高，南北低的特征，北向的温度梯度要明显高于南向。
夏季的温度梯度要明显高于冬季。
冬季中心城区的平均气温比最北端高1~2℃，比最南端高1℃以内；夏季中心城区平均气温比最北端高3~4℃，比最南端高0.5℃左右。
图1：2008年1月全市各站与57494站平均
气温温差分布图2：2008年8月全市各站与57494站平均
气温温差分布
1.2 最高气温、最低气温分布特征
武汉市最高气温、最低气温也呈现中部高，南北低的特征，北向的温度梯度同样明显比南向的温度梯度大。
冬季全市的最高气温差别不大，基本上都在1℃以内，中心城区的温度最高。
夏季中心城区也是一个高温中心，江夏南部的最高气温和中心城区相差无几，北部的气温较城区明显偏低，尤其是黄陂北部，最高气温较中心城区低3℃左右。
冬季中心城区的最低气温较黄陂北部高1℃左右，和南部的江夏相比温差在1℃以内；夏季中心城区最低气温较黄陂北部高3℃以上，较江夏南部也高1℃左右。
图3：2008年1月全市各站与57494站最高
气温温差分布图4：2008年8月全市各站与57494站最高
气温温差分布
图5：2008年1月全市各站与57494站最低
气温温差分布图6：2008年8月全市各站与57494站最低
气温温差分布
2、武汉市温度分区预报方程的建立
2.1 武汉市各辖区温度代表站的选取
武汉市辖江岸、江汉、硚口、汉阳、武昌、青山、洪山、东西湖、汉南、蔡甸、江夏、新洲、黄陂13个市辖区。
根据武汉市各辖区的地域分布和自动气象观测站的数据完整情况，选取以下代表站代表各辖区的温度。
表1 武汉市各辖区与自动气象观测站对应表
辖区代表站辖区代表站辖区代表站江岸区铁中江汉区武汉六中硚口区材保所汉阳区财校武昌区十四中青山区挽月中学洪山区化工学院东西湖区走马岭汉南区纱帽蔡甸区蔡甸（57489）江夏区江夏（57493）新洲区新洲（57492）黄陂区黄陂（57491）
2.2 武汉市温度分区预报方程的建立
在日常的预报工作中，预报员对本站气温的预报准确率较高，分析积累工作也做得更加细致，各代表站的气温又和本站气温呈明显的正相关性，因此可以利用本站气温的预报值，通过统计学方法，得到其它各辖区的温度预报值。
根据上述分析可知，武汉市各月温度分布月季变化较大，为得到更好的预报方程，提高预报精度，故逐月建立一套高低温的预报方程。
预报方程采用本站高低温实况值为自变量，各辖区高低温实况值为因变量，采用一元线性回归方法，逐月建立预报方程。
同时考虑到各自动站数据的完整性，故采用2008年温度观测数据进行回归分析。
表2 部分辖区部分月份高低温预报方程
月份
最高气温最低气温
预报方程相关系数预报方程相关系数
1月T洪山=0.192+0.999*T本站
T汉阳=-0.029+1.008*T本站
T江岸=0.144+1.032*T本站
0.997
0.998
0.998
T洪山=0.485+0.937*T本站
T汉阳=0.145+0.970*T本站
T江岸=0.732+1.000*T本站
0.987
0.996
0.969
3月T洪山=-0.759+1.031*T本站
T汉阳=-0.620+1.055*T本站
T江岸=-0.106+1.025*T本站
0.986
0.985
0.990
T洪山=0.057+0.988*T本站
T汉阳=1.373+0.919*T本站
T江岸=1.997+0.866*T本站
0.986
0.985
0.972
6月T洪山=-1.612+1.050*T本站
T汉阳=-0.850+1.053*T本站
T江岸=-0.040+1.020*T本站
0.974
0.984
0.982
T洪山=2.398+0.891*T本站
T汉阳=1.344+0.958*T本站
T江岸=0.766+0.979*T本站
0.960
0.979
0.978
8月T洪山=0.428+0.991*T本站
T汉阳=-3.699+1.139*T本站
T江岸=-1.360+1.066*T本站
0.972
0.959
0.975
T洪山=4.038+0.847*T本站
T汉阳=-0.503+1.035*T本站
T江岸=1.887+0.944*T本站
0.939
0.979
0.981
2.3 武汉市温度分区预报方程的检验
由于加密自动气象站经常有数据缺失，导致检验较为困难，因此本文仅对蔡甸、江夏、黄陂、新洲4个站点的方程预报结果进行了检验。
检验过程采用了2007、2008两年武汉本站和四个郊区站的逐日高低温数据，将本站高低温实况值当做预报值通过以下三种方法进行了预报对比。
方法1：将本站高低温实况带入方程，得出各站预报值，并与各站实况值进行对比。
方法2：将本站高低温实况值作为各站预报值，并与各站实况值进行对比。
方法3：将本站高低温实况值作为蔡甸的预报值；将本站高低温实况值各减1℃作为北部新洲、黄陂两站的预报值；将本站高低温实况值加1℃作为江夏的预报值；并与各站实况值进行对比。
如果|T预报-T实况|≤2℃则认为预报正确，反之则认为预报错误，同时检验预报误差即|T预报-T实况|的大小。
检验结果表明，预报方法1得出的正确率最高，预报误差最小，稳定性最高；预报方法2次之，预报方法3误报较多，误差较大。
最高气温、最低气温预报方程检验结果分别见表3、表4。
3、小结
3.1 武汉市气温的分布情况是温度自南向北的递减效应和城市热岛效应相叠加的结果。
城市热岛效应在最低气温的分布上表现得最为明显。
3.2 回归方程做出的武汉市温度分区预报效果较好，可以为预报员提供有价值的参考。
参考文献：
[1]王宝书，张瑛，刘刚. 草（雪）面温度变化特征分析及预报方法的探讨. 吉林气象 2008年第2期：6―8
[2]贾素贞，史云飞，杨洁. 城市发展对太原市温度的影响分析. 科技情报开发与经济 2008年第18卷第15期：158―159。