收稿日期:2001-05-26
课题项目：中国气象局“第3次农业气候区划试点”课题1
作者简介：马旭清(1968-)，男，黑龙江省阿城市人，南京气象学院，本科生，工程师1
・26・黑龙江气象 2001年 第3期
文章编号:1002-252X (2001)03-0026-03
马旭清，国世友，邹立尧，李 铁
(黑龙江省气象中心，黑龙江哈尔滨 150030)
摘 要：根据农业气候资源区划的需要，研究了全省各种地形下气候资源随经度、纬度、海拔高度和局地地形参数的变化
规律。确定了各种气候资源的小网格推算方法。为适应农业气候区划更新的需要，计算了网格点上的气候资源。
关键词：网格点；气候资源；变化规律；推算方法 中图分类号:P463121 文献标识码:B
1 前 言
更新项目研究，黑龙江省是试点省份之一，其中“气候资源的小网格推算”是项目的重要组成部分。项目要求根据黑龙江省81个测站的气象资料，运用小网格推算方法，推算出全省各网格点的气候资源。推算出的间距是01008×01008纬度。根据不同气象要素的各自特点选取小网格推算方法，同时考虑推算地区的地理特征对资源推算结果产生的影响。在进行具体推算时，根据不同情况，采用相应的推算方法，对每种方法进行效果检验，选取最佳推算方法。将多种推算方法结合起来使用，使推算的结果更趋近于实际。
2 方法(1)211 热量的推算
太阳辐射分布的纬带性决定了温度分布的纬带性；海陆分布的影响带来了温度的经向变化；海拔高度直接决定自由大气温度的垂直梯度。因此，温度分布与形成气候的这几个因子具有内在的密切联系。
即推算点和参照点的温差是由两点之间的纬度差、经度差和海拔高度差所决定的，这一特点，可表示为[1]
T A -T B =r φ(ψA -ψB )+r λ(λA -λb )+r h (h A -h B )
(1)
式中T A 、T B 是推算点A 和参照点B 的气温,ψA 、ψB 是A 、B 两点的纬度,λA 、λb 是A 、
B 两点的经度,h A 、h B 是A 、B 两点的海拔高度,r φ是气温随纬度的变化率,r λ是
气温随经度的变化率,r h 是气温随海拔高度的变化率。
将(1)式两边同除以(h A -h B )得
(T A -T B )/(h A -h B )=r φ(φA -φB )/(h A -h B )+
r λ(λA -λb )/(h A -h B )+r h (2)
对序列{(T A -T B )/(h A -h B )、(φA -φB )/(h A -h B )、(λA -λb )/(h A -h B )}进行线性回归运算，即得系数r φ、r λ、
r h 。将系数代入(2)即得出推算公式:T A =T B +r φ(φA -φB )+r λ(λA -λb )+r h (h A -h B )
(3)
因为积温、无霜期、无霜冻期的变化规律与气温类似，所以在积温、无霜期、无霜冻期、初霜日、终霜日等热量要素的推算时均可使用以上公式。
这里需要特别指出的是：参照点的选取是根据距离判别得到的，即选取离推算点最近的测站作为参照点。
212 降水量的推算
在降水量的推算中，年降水量及生长季(5～9月)降水量均可采用以上热量资源的推算方法。而对于月降水量的推算应采用以下推算方法[2]。
首先运用热量资源的推算方法推算出年降水量，根据降水相对系数的稳定性特征，近似地表示为
X 月/X 年=Y 月/Y 年=K
(4)
式中Y 月为推算点的月降水量,Y 年为推算点的年降水量,X 月为参照点的月降水量,X 年为参照点的年降水
量,K 即为降水相对系数。则推算点月的多年平均降雨量可表示为
Y 月=K Y 年
(5)
・27・
式中K 由观测站的月降雨量和年降雨量来确定,Y 年运用(3)式来确定。
应注意的是：在推算某一点的月降雨量时，首先要根据此推算点的经、纬度判断距离，离哪个观测站最近，就用此站作为参照点进行推算。例如：推算点的经、纬度分别是126175和4518，通过距离判断，得到此推算点离哈尔滨观测站最近，那么就选取哈尔滨作为参照点，运用哈尔滨观测站的资料进行推算，这里
K=R 哈月/R 哈年
(6)
把(6)式代入(5)式，即得到推算点月降水量的推算值。
213 日照时数的推算
推算年日照时数及生长季(5～9月)日照时数可以采用以上热量资源的推算方法，也可以采用李占清和翁笃鸣先生的计算模式[3]，而推算月日照时数最好采用李占清和翁笃鸣先生的计算模式。
214 太阳辐射的推算
黑龙江省只有5个辐射观测站，利用这5个站的辐射资料是很难直接推算出全省间距为01008×01008网格点的辐射资源。但统计发现，辐射与总云量有很好的线性关系，根据这一规律，可得到辐射的推算方法。
(1)首先利用5个辐射站的月辐射与本站的月总云
量资料进行线性回归得
Q 月=a N 月+b
(7)
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Q 月为月总辐射,N 月为月总云量,a 、b 为回归系数。
(2)把全省各站的月总云量代入(7)式，得到全省各
站的月辐射值。
(3)利用热量回归方程(3)，对各站的月辐射进行网
格推算，即得网格点的月辐射。
215 误差分析
通过此方法拟和得全省81个测站的年平均气温的绝对误差的绝对值平均为0127℃，相对误差平均值为
1711%，年日照时数的绝对误差的绝对值平均为13911h ，相对误差平均值为514%，年平均降水量的绝对误差
的绝对值平均为7512 ，相对误差平均值为1515%。
3 方法(2)
文献[4]中曾论证了一般气候要素的空间分布可表示为
Y =Y 3+ΔY =F (λ,Φ,z )+ΔY
珍珠风(8)
Y 3
为气候要素仅受宏观地理因子(纬度λ、经度Φ和
海拔高度z )的影响,ΔY 为微观地形因素(包括局地坡地方位、地形形态、植被、土壤和各种小水体)对要素Y 影响的订正值，或简称小地形订正。一般气象站设在开阔地，可视为没有小地形影响或小地形影响相似，因此可近似用公式Y =F (λ,Φ,z )来推算气候资源值。
选择λ、λ2
、Φ、Φ2、z 、λφ共6个因子进行逐步回归运算,
筛选出对气候要素Y 方差贡献大而且通过显著性检验的因子建立推算气候资源Y 的方程。其结果如下。
311 热量资源推算
仅举3项热量资源推算公式进行分析。
31111 年平均气温
T n =5701576-01027λ2-81437Φ+
01030Φ2-01005z +01013λΦ
(9)
T n 与λ2
、Φ、Φ2
、z 、λΦ的复相关系数R 2
=01917，通过了信度为0105的显著性检验。用(9)式拟合81个测站的年平均气温，其绝对误差的绝对值平均为0144℃，相对误差平均值为4014%。
31112 ≥0℃积温
∑T ≥0℃=70
0781116-4180λ2
-9691382Φ+
31149Φ2-11317z +21692λΦ
(10)
∑T ≥0℃与λ2、Φ、Φ2、z 、λΦ的复相关系数R 2=0193，通
过了信度为0105的显著性检验。用(10)式拟合81个测站的≥0℃积温，其绝对误差的绝对值平均为6214℃，相对误差平均值为211%。
31113 无霜期
∑WSQ =2311133-01038λ2
-01078z
(11)
∑WSQ 与λ2
钢结构连廊、的复相关系数R 2=01499，通过了信度为
0105的显著性检验。用(11)式拟合81个测站的无霜
期，其绝对误差的绝对值平均为713d ，相对误差平均值为515%。
312 降水量的推算
∑R n =-40316.663+624.388Φ-2.386Φ2+0.128z
(12)
∑R n 与Φ、Φ2、z 的复相关系数R 2
=0145，通过了信度
为0105的显著性检验。用(12)式拟合81个测站的年平均降水量，其绝对误差的绝对值平均为3315 ，相对误差平均值为615%。
313 光能的推算
在这里仅给出年日照时数的推算公式和分析结
果。
∑S n =-7361.806+551.292λ-6.020λ2
-
0.158Φ2-0.309z
(13)
∑S n 与λ、λ2
、Φ2
、z 的复相关系数R 2
=01458，通过了信度为0105的显著性检验。用(13)式拟合81个测站的年日照时数，其绝对误差的绝对值平均为8610h ，相对误差平均值为313%。
4 方法(3)
为减少(8)式中ΔY 项的影响，参考了文献[6]中的差值回归法并对方法(2)进行了改进。文献[6]中所选
因子是固定的，则是通过对因子ΔλAB 、Δλ2
AB 、
ΔΦAB 、ΔΦ2
AB 、Δz AB 进行逐步回归运算来建立气候资源推算方程的。其原理如下。
任一小网格点A (Y A ,λA ,ΦA ,z A )处与参照点B
(Y B ,λB ,ΦB ,z B )处的气候要素差为
Y A -Y B =F (λA ,ΦA ,z A )+ΔY A -
〔F (λB ,ΦB ,z B )+ΔY B 〕
(14)
即
Y A -Y B =F (λA -λB ,ΦA -ΦB ,z A -z B )+(ΔY A -ΔY B )
・28・
令
ΔY A B =Y A -Y B ΔλA B =λA -λB
拖鞋生产设备ΔΦA B =ΦA -ΦB Δz A B =z A -z B εA B =ΔY A -ΔY B
则有
ΔY A B =F (ΔλA B ,ΔΦA B ,Δz A B )+εA B
(15)
文献[6]中的试验是在较小区域内进行的，因此按地形特点把全省分成若干个较小区域，每个区域内选取一个参照点。假设在一个区域内εA B =0，则有
ΔY A B =F (ΔλA B ,Δ
ΦA B ,Δz A B )(16)
对多项式(16)进行逐步回归运算，可求出函数
ΔY A B =F (ΔλA B ,Δ
ΦA B ,Δz A B )的表达式。由(16)式可知Y A =Y B +F (ΔλA B ,Δ电解阳极板
ΦA B ,Δz A B )(17)
把A 点的λA 、
ΦA 、z A 代入(17)式即可求出任一网格处A 的气候资源。通过此方法拟合得出全省81个测站的
年平均气温的绝对误差的绝对值平均为0139℃，相对误差平均值为1818%。≥0℃积温的绝对误差的绝对值平均为5511℃，相对误差平均值为116%。年日照时数的绝对误差的绝对值平均为5412h ，相对误差平均值为119%。无霜期的绝对误差的绝对值平均为416
d ，相对误差平均值为318%。年平均降水量的绝对误
差的绝对值平均为914 ，相对误差平均值为119%。
5 小 结
(1)用宏观地理因子纬度差、经度差和海拔高度差
和纬度、经度和海拔高度作因子拟合黑龙江省的各项气候资源，并在地理信息系统上显示，分布规律与实际相符，误差在合理范围内，这说明用宏观地理因子拟和黑龙江省气候资源是完全可行的。
(2)通过3种方法对比可看出，方法(1)、方法(3)拟
合较小区域的气候资源效果稍好。但用方法(1)、方法
(3)拟合出的全省气候资源在地理信息系统上显示时,
因拟合结果存在误差，各个区域交界处气候资源要素值衔接不好，边界比较明显。
(3)需要指出的是，在拟合较小区域内气候资源
时，用方法(3)最适合，计算量不大，且不存在交界问题。参考文献
[1] 邹立尧等1细网格格点农业气候资源推算原理和方法
〔J 〕1黑龙江气象,3,19961
[2] 翁笃鸣等1山区地形气候〔M 〕1北京：气象出版社,19901[3] 李占清等1一个计算山地日照时间的计算机模式〔J 〕1科
学通报,17,19871
[4] 傅抱璞1极端最低温度的推算与小地形订正〔M 〕1北京:过氧化氢浓度测定
气象出版社,19881
[5] 彭乃志等1区域气候资源的数学模拟研究———以宁夏为
例〔M 〕1北京：气象出版社,19881
[6] 邹立尧1气温推算的一种简便方法〔J 〕1黑龙江气象,4,19931
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