利用正弦分段法模拟气温日变化

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1、第33卷第3期气象与减灾研究Vol．33No．32010年9月METEOROLOGYANDDISASTERREDUCTIONRESEARCHSept.2010文章编号：1007-9033（2010）03-0061-05doi：10.3969/j.issn.1007-9033.2010.03.010利用正弦分段法模拟气温日变化12341姜会飞，温德永，李楠，丁谊，肖静1.中国农业大学资源与环境学院，北京1001932.加拿大滑铁卢大学大气科学中心，滑铁卢N2L3G13.山东省气候中心，山东济南2500314.北京市专业气象台，北京100089摘要：提出了一种运用正弦分段模拟法模

2、拟气温日变化的新方法，并以山东省德州、菏泽、泰安、烟台、潍坊和青岛6个地面气象站2009年春、夏、秋、冬不同时段内一个月的自动观测逐时气温，与运用正弦分段模拟法模拟的逐时气温进行比较分析。结果表明，模拟气温与观测气温之间呈显著相关；该方法可以实现传统观测气温与自动观测气温的衔接以及满足作物模型对气温输入时间步长的精度要求；无论从空间或时间上，模拟气温与观测气温偏差及其变幅基本能满足应用需要。关键词：气温，日极值，正弦，模拟。中图分类号：P412.11文献标识码：B国际上通用的土壤温波方程采用正弦函数模拟［7］0引言是相符的。利用正弦曲线来模拟温度变化的方法只气温与农业生产关系

3、较密切［1－2］，也是作物生需要日最高和日最低温度值，资料获取容易，方法长模型中重要的环境因子之一［3-7］。地面气象观测简便易行。气温日变化曲线通常为单峰型，即有一个日最高值和一个日最低值［7］。气温一天内的变化站提供的大多是日极值和日均值，利用日极值和日是连续的，前后两天的气温变化也是连续的。以往均值模拟气温日变化以逐时甚至逐刻或逐数分钟利用正弦函数模拟气温日变化时只考虑当天气温的气温输入模型模拟作物生理过程和生长发育进程是作物生长模型的发展趋势［8-9］。而且，随着气象变化的连续性，而没有考虑气温具有长期连续变化自动化监测网的建设，许多气象要素监测的频度从特点。故利用正

4、弦函数构建气温日变化方程时，以每日3次或4次定时观测发展到24h连续不断的当天的日最高值为波峰和日最低值为波谷得到的监测，由此出现了新、旧资料观测频度不匹配的问气温日变化曲线与前一日和后一日的气温变化曲题。因此，探索有效的气象要素日变化过程模拟方线可能导致气温出现不连续性变化的现象。从具有法对理论研究和实践指导都具有现实意义［10］。单峰型气温日变化的连续性来看，一个波峰（或波目前，气温日变化模拟方法主要有正弦—指数谷）与两个波谷（或波峰）相邻，而白天正弦模拟法法、Tk法和分段线性订正法，此三种方法模拟精度和气温日变化正弦模拟法都没有考虑气温连续变相差不大，而且白天模拟效果优

5、于夜晚［10］。气温变化的这个现实特征。文中拟用正弦分段法模拟气温化白天正弦模拟效果优于夜晚指数曲线模拟［10］，这日变化以解决这个问题，并与自动气象站连续观测表明美国对气温日变化模拟采用正弦曲线法［8］和的气温数据进行对比检验，探寻一种简便而有效模收稿日期：2010-07－06；修订日期：2010-08-18.基金项目：国家“十一五”科技支撑项目（编号：2008BAK50B02；2007BAC29B05；2006BAD04B03）；教育部高等学校科技创新工程重大项目培育资金项目（编号：708013）.作者简介：姜会飞（1970—），女，博士，副教授，研究方向：农业气象预报与

6、灾害风险评估.E-mail：jianghuifei@sohu.com62气象与减灾研究33卷拟气温连续变化的方法。最高值对应的时角分别为-π/2和π/2，次日的日最低和最高值对应的时角为3π/2和5π/2，其他依此1数据来源与处理方法类推。由于日最高值相邻的最低值可能不等，因此，1.1数据来源从日最低到日最高和从日最高到日最低变化时，气数据来自山东省气候中心提供的包括德州（站温的正弦波曲线和方程也不同。文中采用分段法模号54714，116°19′N，37°26′E，22.7m）、潍坊（站号拟气温日变化，且称这种模拟气温日变化的方法为54843，119°05′N，36°42′E

7、，44.1m）、荷泽（站号正弦分段模拟法。54906，115°26′N，35°15′E，49.6m）、泰安（站号以图1中的模拟曲线为例，气温从A点到D54827，117°09′N，36°10′E，12.88m）、烟台（站号点的变化，A点为某日02时气温最低值为tmin，则54765，121°15′N，37°30′E，32.6m）和青岛（站号A坐标为（－π/2，tmin），相应B为当日14时气温最54857，120°02′N，36°04′E，76.0m）共6个地面气高值tmax，对应坐标（π/2，tmax