欒川日光溫室冬季氣溫預(yù)報(bào)模式研究

楊建章 楊陽(yáng)

摘要利用欒川縣祥王種植專業(yè)合作社冬季日光溫室內(nèi)外氣溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及相應(yīng)氣象資料，采用一元回歸分析法建立冬季日光溫室氣溫預(yù)測(cè)模型，并與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，溫室內(nèi)外氣溫存在顯著相關(guān)性，且表現(xiàn)為不同天氣下室內(nèi)外最低氣溫相關(guān)性較最高氣溫顯著；利用一元回歸分析法建立的氣溫預(yù)測(cè)模型，晴天和陰天下預(yù)報(bào)質(zhì)量高，效果明顯，而在多云天氣條件下，預(yù)測(cè)值與實(shí)際值存在差異，但仍有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞日光溫室；冬季氣溫；一元回歸分析；預(yù)報(bào)模型

中圖分類號(hào)S165文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）30-0169-04

AbstractUsing the internal and external temperature monitoring data and corresponding meteorological data of winter sunlight greenhouse in Luanchuan County， the temperature prediction model of winter sunlight greenhouse was established by using the single regression analysis method， and compared with the actual value.The results showed that there was a significant correlation between the temperature inside and outside the greenhouse， and the correlation between the minimum temperature of inside and outside the greenhouse was higher than that of the maximum temperature.The weather forecast model established by the single regression analysis method was high quality and obvious effect in sunny and overcast.In the cloudy weather conditions， the predicted value and the actual value were different， but there was still some reference value.

Key wordsSunlight greenhouse；Winter temperature；Single regression analysis；Prediction model

隨著國(guó)家惠農(nóng)政策對(duì)農(nóng)民合作社等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體支持力度的加強(qiáng)，設(shè)施農(nóng)業(yè)得以迅猛發(fā)展。近年來極端天氣事件明顯增多，尤其是冬季寒潮天氣出現(xiàn)頻繁，低溫冷（凍）害成為威脅設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和種植效益的主要?dú)庀鬄?zāi)害；同時(shí)在設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，也存在著生產(chǎn)管理措施粗放、專業(yè)氣象服務(wù)不夠精準(zhǔn)等方面的短板。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)對(duì)專業(yè)氣象服務(wù)的依賴性越來越強(qiáng)，開展精細(xì)化設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)已成為氣象工作的一個(gè)重要部分。

欒川縣地處豫西山區(qū)，海拔較高，獨(dú)特的地形使得該地區(qū)氣候環(huán)境異于其他地區(qū)。該地區(qū)每年冬季都會(huì)出現(xiàn)低溫寒潮天氣，不僅對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)造成危害，還給種植戶造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。開展精細(xì)化、有針對(duì)性的專業(yè)氣象服務(wù)，是氣象工作目前亟待解決的一個(gè)難題；特別是針對(duì)日光溫室冬季室內(nèi)氣溫預(yù)報(bào)，缺乏相應(yīng)的技術(shù)支持。因此開展冬季日光溫室溫度預(yù)報(bào)技術(shù)的相關(guān)研究，是精細(xì)化氣象為農(nóng)服務(wù)的一個(gè)重要課題。

我國(guó)針對(duì)日光溫室溫度預(yù)報(bào)的研究始于20世紀(jì)80年代，前人已從不同方面對(duì)日光溫室小氣候變化進(jìn)行了研究[1-6]。如趙統(tǒng)利等[6]對(duì)晴天、多云、雨天及雪天4種典型天氣條件下溫室內(nèi)外溫度、光強(qiáng)等主要環(huán)境因子的日變化規(guī)律及其內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行了探索；張索鐵等[7]運(yùn)用溫室內(nèi)外溫度相關(guān)性建立了最低溫度預(yù)報(bào)模式。這些研究成果對(duì)當(dāng)?shù)卦O(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，但由于日光溫室在類型、結(jié)構(gòu)材料、管理以及氣候方面存在著一定差異，造成不同地區(qū)日光溫室內(nèi)外溫度相關(guān)性存在較大差異。因此掌握欒川冬季日光溫室氣溫變化規(guī)律，開展日光溫室精細(xì)化溫度預(yù)報(bào)技術(shù)研究非常必要。

筆者根據(jù)欒川日光溫室的具體特點(diǎn)，采用回歸分析法建立冬季日光溫室氣溫預(yù)報(bào)模型，開展冬季日光溫室氣溫預(yù)報(bào)技術(shù)研究。

1資料與方法

選取欒川縣祥王種植專業(yè)合作社的日光溫室作為研究對(duì)象，開展日光溫室冬季最低、最高氣溫預(yù)報(bào)技術(shù)研究。該合作社日光溫室位于欒川縣陶灣鎮(zhèn)魚庫(kù)溝口（111° 29′E、33°49′N），海拔838.0 m，占地2 hm2，共有17個(gè)日光溫室，呈東西走向排列，面南背北；日光溫室間距3 m，長(zhǎng)60 m，寬8 m，脊高3.5 m，后墻高2.5 m，后坡面寬1.2 m，后墻及東西山墻為紅磚加層墻，厚度0.65 m，磚墻中間填充保溫沙；棚膜為長(zhǎng)壽無滴膜，外層為保溫氈，冬季早晚人工收放保溫氈；兩端山墻設(shè)有通風(fēng)口，供溫室通風(fēng)換氣。棚內(nèi)培育名貴中藥材幼苗及其他稀有園林苗圃。

為開展日光溫室冬季溫度預(yù)報(bào)技術(shù)研究，2014年秋季在日光溫室5號(hào)棚內(nèi)安裝一套百葉箱，箱內(nèi)安裝干濕球溫度表和最高、最低溫度表。通過對(duì)日光溫室最高、最低溫度進(jìn)行逐日連續(xù)人工觀測(cè)，獲取相應(yīng)氣溫資料；室外最高、最低氣溫?cái)?shù)據(jù)選自欒川縣氣象局同期大氣溫度觀測(cè)資料。

據(jù)欒川縣多年氣象資料統(tǒng)計(jì)分析可知，每年10月中、下旬出現(xiàn)初霜，最低氣溫接近0 ℃，次年4月氣溫穩(wěn)定通過0 ℃。日光溫室每年都是11月—次年3月（也有特殊天氣條件下需要提前或推遲）下午日落前在溫室上遮蓋保溫氈，次日日出后收起保溫氈，以起到晚上遮蓋保暖、白天接收陽(yáng)光的作用。故選取2014年11月—2015年2月和2015年11月—2016年2月溫室內(nèi)外最低、最高氣溫資料，剔除異常數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)性分析，并采用一元回歸分析法建立日光溫室氣溫預(yù)報(bào)模型。根據(jù)每天的天氣實(shí)況，結(jié)合縣氣象局該日的日照記錄，按照日照百分率0≤S≤20%、20%

2結(jié)果與分析

2.1溫室內(nèi)外溫度的相關(guān)性分析

將對(duì)應(yīng)時(shí)段的2014年11月—2015年2月和2015年11月—2016年2月氣象局大氣觀測(cè)最低、最高氣溫?cái)?shù)據(jù)作為自變量，日光溫室內(nèi)的最低、最高氣溫人工觀測(cè)資料作為因變量，對(duì)晴天、多云和陰天3個(gè)不同天氣狀況下的觀測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行相關(guān)性分析，確定溫室內(nèi)外最低、最高氣溫的相關(guān)性。

從圖1可看出，多數(shù)日期日光溫室晝夜氣溫變化幅度比室外大，晝夜溫差隨天氣狀況變化而異，晴天較大、多云天氣次之、陰天較??；室內(nèi)外氣溫呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，且最低氣溫之間的相關(guān)性比最高氣溫更顯著；陰天、晴天室內(nèi)外氣溫相關(guān)性均比多云天氣的更顯著。

2.2預(yù)報(bào)模型的建立

由于溫室內(nèi)外氣溫存在明顯的線性關(guān)系，利用一元回歸分析方法分別建立不同天氣（晴天、多云、陰天）最高、最低氣溫預(yù)報(bào)模型，求出模型的各個(gè)參數(shù)，計(jì)算出回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)。通過驗(yàn)證分析可知，這些方程均通過了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)（表1）。表明溫室內(nèi)外氣溫存在顯著的相關(guān)性，由于最低氣溫出現(xiàn)在夜間，夜間受其他因素影響小，因此溫室內(nèi)外最低氣溫相關(guān)性更強(qiáng)。

2.3預(yù)報(bào)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)預(yù)報(bào)模型，對(duì)2016年11月—2017年2月（50個(gè)陰天、27個(gè)多云、43個(gè)晴天）日光溫室最低、最高氣溫進(jìn)行預(yù)報(bào)檢驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表2～5），陰天溫室最低、最高氣溫預(yù)報(bào)的平均絕對(duì)誤差分別為0.9和1.5 ℃，誤差≤2.0 ℃以內(nèi)的準(zhǔn)確率分別為92%和80%；晴天預(yù)報(bào)的平均絕對(duì)誤差分別為1.3和1.7 ℃，誤差≤2.0 ℃以內(nèi)的準(zhǔn)確率分別為89%和73%；多云天氣預(yù)報(bào)的平均絕對(duì)誤差分別為1.4和1.9 ℃，誤差≤2.0 ℃以內(nèi)的準(zhǔn)確率分別為67%和56%。

由表5可知，溫室最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高于最高氣溫準(zhǔn)確率，尤其是陰天和晴天最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，誤差很小。分析原因是由于陰天和晴天天氣狀況相對(duì)較為穩(wěn)定，白天升溫時(shí)間、升溫幅度及日落后的降溫時(shí)間和降溫幅度相對(duì)來說有一定的規(guī)律性；而多云天氣溫室最高氣溫預(yù)報(bào)誤差較大，這很可能與按日照百分率劃分晴天、多云和陰天有關(guān)。將日照百分率20%2.4預(yù)報(bào)服務(wù)效果分析

從2016年11月開始，欒川縣氣象局運(yùn)用該預(yù)報(bào)模型對(duì)祥王種植專業(yè)合作社開展日光溫室冬季氣溫預(yù)報(bào)服務(wù)。如2016年11月22—24日大雪寒潮降溫天氣過程，氣象局根據(jù)天氣形勢(shì)分析，利用預(yù)報(bào)模型制作日光溫室最低氣溫預(yù)報(bào)，并提前12 h通過手機(jī)短信發(fā)布溫室最低溫度預(yù)報(bào)信息和寒潮天氣預(yù)警信息。該合作社根據(jù)預(yù)報(bào)信息，提前采取有效防護(hù)措施，有效避免了低溫寒潮天氣造成的損失。

3結(jié)論與討論

（1）日光溫室冬季氣溫預(yù)報(bào)模型使用方便快捷，在陰天和晴天下預(yù)報(bào)質(zhì)量高，效果好；在多云天氣時(shí)，盡管效果不太理想，但也有一定的參考價(jià)值。

（2）該研究使用2個(gè)冬季的觀測(cè)資料，時(shí)間跨度較短，資料較少；后期需要通過長(zhǎng)期觀測(cè)資料的積累，不斷改進(jìn)和完善預(yù)報(bào)模型，進(jìn)一步提高日光溫室冬季氣溫預(yù)報(bào)的準(zhǔn)度率。

（3）目前只開展了該合作社日光溫室氣溫觀測(cè)資料的積累，建立了針對(duì)該日光溫室的冬季氣溫預(yù)報(bào)模型；后期還需對(duì)其他設(shè)施農(nóng)業(yè)（如塑料大棚等）開展氣溫預(yù)報(bào)技術(shù)研究，增加服務(wù)產(chǎn)品種類。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛曉萍，李鴻怡，李楠，等.日光溫室小氣候預(yù)報(bào)技術(shù)研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，128（29）：195-202.

[2] 朱敏，夏福華，杜池坡，等.基于自動(dòng)氣象觀測(cè)站的日光溫室小氣候特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（31）：13783-13786.

[3] 趙先麗，張淑杰，陳艷秋，等.遼寧大洼地區(qū)日光溫室小氣候特征[J].生態(tài)學(xué)雜志，2014，33（10）：2656-2663.

[4] 劉可群，黎明鋒，楊文剛.大棚小氣候特征及其與大氣候的關(guān)系[J].氣象，2008，32（7）：101-107.

[5] 魏瑞江，王春乙，范增祿.石家莊地區(qū)日光溫室冬季小氣候特征及其與大氣候的關(guān)系[J].氣象，2010，36（1）：97-103.

[6] 趙統(tǒng)利，朱朋波，邵小斌，等.4種天氣條件下日光溫室主要環(huán)境因子的日變化比較[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（2）：217-219.

[7] 張索鐵，馬樹慶，龐義，等.東北地區(qū)大型日光溫室最高、最低溫度預(yù)報(bào)模式探討[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30（23）：249-253.