方英城1赖鹏宇2谭绍禄2
1.广东省广宁县气象局，广东广宁 526300；2.广东省肇庆市气象局，广东肇庆 5260001.
摘要：利用广宁国家基本气象站1956-2018年的日平均气温资料进行统计分析，归纳分析出广宁县历年第一次寒露风的开始日期，构建寒露风初日时间序列，分析其变化特征；并利用均生函数方法，建立广宁寒露风初日预测模型。结果表明：近63a广宁县寒露风初日年代际变化特征显著，寒露风最早出现在9月22日，最迟出现在11月3日，平均日期是10月8日。基于均生函数建立的寒露风初日预测模型，历史拟合率为88.5%；2016-2018年预测结果表明模型对广宁县寒露风初日具有一定的预测能力。
关键词：寒露风；初日；气候变化；均生函数；广宁县
1引言
广宁县地处广东中北部山区，属南亚热带季风气候，有“八山一水一分田”之称。寒露风是指“寒露”节气前后因北方冷空气入侵引起急剧降温、大风的天气现象,当降温值达到一定标准时,即称为寒露风。“寒露风”是影响广宁双季晚稻生产的主要农业气象灾害之一，主要危害处于抽穗扬花期的晚稻，若晚稻盛花期正好遇上这种天气，造成包颈穗、不实粒和空粒大量增加，严重时部分地区甚至出现“过冬青”而失收[1]。因此加强对寒露风气候变化分析，特别是提前给出寒露风趋势预测，对规避寒露风天气，减少农业灾害损失十分必要。本文拟通过对广宁县近63a寒露风初日的气候特征分析，基于均生函数建模方法建立寒露风初日预测模型，为科学合理选择双季晚稻安全齐穗期，减少寒露风对广宁双季晚稻的影响提供科学依据。
2资料和方法
利用广宁国家基本气象站1956-2018年的日平均气温资料。依据广东省寒露风标准定义为: 在9月21日至10月20日期间，出现日平均气温≦23℃，且连续3d以上的天气过程[2]。寒露风初日为第一次寒露风的开始日期，统计时以其日序表示，如9月21日记为1，9月22日记为2，依次类推。因少数年份该时间段无寒露风，为满足建立预测模型需要，保证历年“寒露风”时间序列的连续性，本文将寒露风统计时间扩展至11月10日。在均生函数基础上构建预测模型，进行多步预测。方法[3]如下。
.png)
(6)
即称fl（t）为延拓均生函数。对原序列作差分变换并计算相应的均生函数，利用式（4）-（6）可得到延拓序列fl（1）（t）、fl（2）（t）。再进一步建立累加延拓序列：
.png)
其中，t=1，2，…，n；fl（3）（1）=x（1）。
共获得4m 个均生函数延拓序列：fl（t）、fl（1）（t）、fl（2）（t）、fl（3）（t），作为自变量供筛选。筛选与预报量关系较好的自变量作为预报因子，粗选出 k 个均生函数作为回归模型的因子，依次命名为x1 ～ xk作为预报因子, 预报量( 寒露风初日)序列以y表示，用双评分准则（CSC）识别，获取最优子集回归。具体计算步骤见文献［3］-［5］。
3 结果与分析
3.1 寒露风初日变化
对1956—2018年的广宁县寒露风的初日进行统计，从图1可以看出，广宁县寒露风初日呈现缓慢的逐年推迟趋势，寒露风平均初日在10月8日，最早出现在9月 22日，最迟出现在11月3日。表1分析表明，广宁县寒露风初日出现在10月上旬的频率最大，其次是9月下旬、10月中旬、10月下旬、11月上旬。根据广宁县农业气象观测站的资料显示，晚稻抽穗扬花期主要集中在9月下旬到10月上旬，期间如出现寒露风会影响晚稻授粉和受精，导致空壳率、秕谷率增高，结实率下降，影响产量；出现在此期间的寒露风过程有42次，出现频率高达 66.7%，约每3a两遇 。
.png)
3.2 寒露风年际变化
从图1可见，近63a广宁县寒露风初日变化幅度比较大，最早与最晚相差42d左右，其线性变化趋势不显著。从5a滑动平均曲线可看出，初日的年代际变化特点明显，20世纪70年代、90年代-21世纪00年代前期总体偏早，20世纪60年代、80年代、21世纪00年代中期-21世纪10年代总体偏晚。进入2005年以来，仅有2010-2012年3年的初日早于平均初日，2008年出现最迟的初日11月3日。总体来说，寒露风初日呈现缓慢的逐年推迟趋势。
3.3 寒露风初日预测
利用广宁县1956-2015年寒露风初日时间序列，基于均生函数方法建立寒露风初日预测模型，其中样本量n= 60，m=20。获取广宁县寒露风初日回归预测方程：
Y=-14.923+1.752x1-1.035x2+0.390x3-1.241x4+1.911x6-0.270x7+0.083x9+0.865x10 (8)
将1956-2015年观测值构成的7个均生函数延拓序列代入式(8)，可得到表2广宁县寒露风初日的拟合值, 得出回归方程的相关系数Ｒ=0.885，通过了置信度水平0.01的 F检验，
.png)
图2 广宁县1956～2018年历年寒露风初日实况和预测曲线
表明式（8）所得的回归方程能较好地拟合原序列，拟合均方根误差 RMSE =4.42d, 拟合值与实况相当接近，证明该模型可用于预测。从图2可看出，实况和模型的拟合值相似度极高，一些年际周期性的波动趋势也几乎一致，其中1973年、1979年、1981年的拟合值与实况基本一致；在20世纪70年代中期-80年代中期和90年代中期-21世纪00年代末期出现大的波动在预报曲线有着很好的反映，数值也很接近。
由广宁县2016-2018年寒露风初日预测日序与实况日序的误差可以看出，其中绝对误差分别为11.7d、9.1d、13.3d，预测效果较好，表明该模型具有一定的预测能力，比较稳定，可以在业务服务应用中使用。
4 结论
影响广宁县的寒露风初日呈现缓慢的逐年推迟趋势，平均初日在10月8日，最早出现在9月 22日，最迟出现在11月3日。期间影响晚稻抽穗扬花期的寒露风发生频率每3a两遇 。
利用均生函数建立的寒露风初日预测模型对广宁县寒露风初日具有一定的预测能力，2016-2018年寒露风初日时间预测结果检验效果较好。
当预测时段出现反周期突变时, 预报误差较大，仍待今后继续深入研究。
参考文献：
[1]李军，邓先瑞，陈龙祥，等.江西省寒露风的时空分布与预防措施［J］.华中师范大学学报( 自然科学版) ，1994，28( 1) : 123～128.
[2]林良勋，冯业荣，黄忠，等.广东省天气预报技术手册[M].北京:气象出版社，2006:26～27.
[3]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术［M］．2版.北京;气象出版社，2007:2146～232．
[4]魏凤英，曹鸿. 长期预测的数学模型及其应用［M］.北京:气象出版社，1990:82～87.
[5]李文辉，陈妍，梁嘉雯，等． 时间序列均生函数模型在降水量预测中的应用［J］．广东气象，2019，41(4):11－14.
作者简介：方英城（1992.12），男，广东惠来人，本科，天气预报助理工程师，从事气象服务工作。
基金项目：肇庆市气象局科学技术研究项目（201924）