氣象觀測在伊犁州農業生產中的應用

秦兵帥

摘 要 農業是新疆伊犁州的重要產業，但由于特殊的地理位置，氣候條件為農業生產帶來了一定的阻礙。為促進氣象數據在農業生產中的應用，闡述了氣象觀測在精準農業支撐、氣候風險管理及作物規劃與選育等方面的應用價值，指出了氣象觀測在伊犁州農業生產中存在的問題，包括觀測網絡密度較低、氣候數據實時性不足等，并提出了相關解決路徑，包括增設觀測站點，提高監測密度；采用移動技術，提高數據實時性；引進先進的觀測技術和設備；運用大數據和人工智能技術；針對農民開展氣象知識培訓。

關鍵詞 氣象觀測；農業；數據；冰雹；新疆伊犁州

中圖分類號：S163 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.24.028

新疆伊犁州是以農業為主的地區，但由于該地區氣候條件特殊，冰雹災害較為頻繁，對農業生產造成了一定的影響。因此，如何有效利用氣象觀測數據來提高農業生產的穩定性和效益成了該地區農業發展的重要問題。氣象觀測數據可以提供關于溫度、降水量、濕度等多種氣象數據，在農業生產中有著廣泛的應用。通過及時獲取數據并進行分析，可以幫助農民科學地制訂種植計劃，合理選擇農作物品種，及時采取防治措施，減少氣象災害對農業生產的危害。

1 氣象觀測在農業生產中的應用價值

1.1 精準農業支撐

氣象觀測提供的數據支持農業生產者作出更準確地播種、灌溉、施肥及收獲時間選擇。例如，溫度、降水和濕度數據可以幫助決定播種的最佳時間，確保作物能在適宜的環境中生長，從而提高種植效益。而且收集的數據能預測特定氣候下可能暴發的病蟲害，從而幫助農業生產者在早期采取相應措施，如提前用藥，進行防治，減少農作物的產量損失。特別是溫和濕潤的氣候往往誘發某些病害，通過氣象數據監測，能提前做好防范措施[1]。

精確的氣候信息可以幫助農民在農田管理中實現資源的優化配置，如水資源的合理利用。灌溉系統可以根據氣象數據確定土壤濕度需求，避免過度灌溉或水分不足，從而節省資源同時保證作物生長需要。通過實時監控氣候條件，并與植物生長模型結合，能夠精確地掌控作物的生長進度和質量，從而通過調整農業措施，如施肥、灌溉等，確保作物能夠在最佳環境下生長，提高農作物產量和品質。

1.2 氣候風險管理

氣象觀測能夠協助農業生產者進行生產管理，降低特殊氣候帶來的風險。通過對氣候條件的持續監測，可以提前預警如干旱、洪水、冰雹、風暴等自然災害，使得農業生產者能夠及時采取措施，如提早收獲作物或轉移財產，以避免或減少損失。除此之外，氣象觀測還對作物病蟲害的預防與控制起到關鍵作用，遠距離預測和監測病蟲害風險，使得農業生產者能提前針對病蟲害種類采取應對措施[2]。

1.3 作物規劃與選育

氣象觀測提供的長期天氣數據對于指導作物規劃與選育工作極為重要。基于長期的氣象記錄，能夠分析和評估特定地區的氣候特征，進而指導作物的選育，選擇最適合當地氣候條件的作物種類和品種。例如，在降水量較少的干旱地區，選擇耐旱作物種植，可有效緩解水資源緊張問題。同時，通過氣候變化趨勢分析，能夠指導作物品種改良，增強其對極端天氣的適應能力。

2 存在的問題

2.1 觀測網絡密度較低

伊犁州擁有豐富的水資源和良好的自然生態環境，是典型的農業區域。在這樣的地理環境下，氣象觀測網絡的密度直接影響到氣象服務在農業生產中的應用效果。由于伊犁州地域遼闊，山地、丘陵和平原交錯，氣象觀測網絡建設相對困難，難以實現密集和均勻覆蓋，使得一些關鍵區域的氣象信息難以精確獲得。這種情況在防雹工作中尤為突出，因為雹災通常具有很強的局部性和突發性，氣象觀測站點分布稀疏導致無法提供快速和準確的雹情監測，從而影響雹災預警的及時性和防范措施的實施效果。且由于觀測網絡密度低，伊犁州農業生產的氣象服務往往難以提供小尺度、微氣候區域的精細氣象信息，在灌溉決策、病蟲害防治、作物種植方案選擇等方面的科學化水平也無法得到充分提升。因此，提高伊犁州氣象觀測網絡的密度，是解決目前氣象服務中存在問題的重要舉措[3]。

2.2 氣候數據實時性不足

氣候數據指的是有關氣溫變化情況、濕度情況、天氣情況等多種數據相結合的數據體系，保證其實時性有助于實現對氣候變化的有效監控，從而為農業生產管理提供依據。氣候數據的實時性在農業生產中極為關鍵，特別是對于伊犁州這樣的農業區域，及時準確的氣候數據對于抗旱、排澇、控溫等至關重要。在突發的強降水或冰雹天氣到來之前，如果無法獲取實時的氣候信息，將無法有效地組織防雹作業，造成作物損失。由于技術和投資的限制，目前伊犁州的氣象數據傳輸和處理速度仍然存在不足。即便已建立的觀測站點能夠收集氣象數據，但這些數據往往需要較長時間經由有線或無線網絡傳回數據中心，并且經過處理后才能夠被使用者獲取。這個過程產生的時間差，尤其在惡劣氣象條件下，可能導致農業生產者無法及時獲取和應用數據，從而錯失了最佳防范和響應的時機。

2.3 觀測技術和設備落后

雖然目前的氣象觀測技術已經比較成熟，可以對氣溫、濕度、風向、風速、雨量及氣壓等氣象要素進行實時精準的監測，但在農業生產中，更需要知道的是作物生長過程中各種氣象因子對其產量和品質的影響，這就需要對農田小氣候、土壤濕度、日照時間、作物生長狀況等進行詳細觀測。目前，伊犁州在此方面的觀測設備配備和技術開發相對落后，往往不能提供精確的數據支撐。此外，伊犁州氣象觀測設備的更新換代速度相對較慢，甚至還在使用20世紀的設備。這使得數據的可靠性和準確性難以得到保障，對于氣象觀測的實時性和連續性造成了較大影響。尤其在智能農業、精準農業等新型農業模式中，需要更高效、更精準的氣象觀測設備和技術來滿足生產需求。

2.4 大數據等技術應用不足

氣象數據是典型的大數據，每天都會產生海量的數據，這些數據如果能夠得到有效處理和利用，將極大地提高氣象服務的質量和水平。然而，當前伊犁州大部分氣象觀測數據僅用于基本的天氣預報和氣象服務，對于數據深度挖掘和利用還相對滯后。人工智能技術的應用不足也制約了農業氣象觀測的發展。盡管一些地方已經開始嘗試在預報、災害預警等方面引入人工智能技術，但在農業生產上的應用還相對較少。而有效的農田氣象觀測和預測需要復雜的氣象模型和算法，這些都極大地依賴人工智能技術。

2.5 農民氣象知識不足

由于當地農業生產者對氣象信息的理解和運用能力有限，多數情況下，氣象服務提供的信息可能過于技術化，不夠直觀易懂，農業生產者難以將信息轉化為實際的生產操作指南。需要通過培訓和教育，提升農業生產者對于氣象信息的認識和使用技能，以加強氣象服務在農業生產中的實際效果。

3 有效路徑

3.1 增設觀測站點，提高監測密度

對于伊犁州而言，其具有多山地形和頻繁的天氣變化，因此在農業生產中增設氣象觀測站點、提高監測密度能夠提供更精確的天氣預報，減少自然災害如雹災帶來的損失，對提高農作物產量和質量有直接影響。增設氣象觀測站點，需要對地形和氣候特點進行深入研究。考慮到該地區特有的地形條件，觀測站點的選址需要確保覆蓋山區及農業種植區，保證在雨雪、冰雹等極端氣象災害發生時能夠及時捕捉相關數據。站點之間的距離和分布要均勻，并盡可能增加設備布設數量提高監測密度，以便記錄到具有代表性的氣象信息，提供準確的天氣預測和預警服務。觀測站點的設施應包括雷達、自動氣象站、衛星接收器等高精度儀器，確保雨雪、溫度、濕度、風速等關鍵數據的實時收集。利用先進技術，如物聯網和云計算，可以對收集到的大量數據進行有效管理和分析，實現即時數據上傳和處理，支持實時監測和快速響應[4]。

為有效減少雹災等自然災害帶來的損失，除了常規的氣象觀測，還應結合地面觀測網絡擴建防雹雷達系統，進一步提高監測密度。該系統能夠提前監測到冰雹的形成和移動，通過分析氣象數據，及時發布合理的防雹操作指南，為農業生產人員提供決策支持。還可通過提升信息傳播效率進行服務優化，如建立專門的傳播渠道和預警系統，確保農業生產者能夠第一時間獲得氣象信息和操作建議，快速采取防范措施，如遮擋、噴灑保護劑等，以減小自然災害對作物的影響。

3.2 采用移動技術，增強數據實時性

移動氣象觀測技術在農業生產中的應用價值體現在其快速、靈活的數據收集和處理能力方面，尤其適合伊犁州的自然環境。1）移動氣象觀測技術能夠實時獲取區域氣象數據，最大限度地增加數據的實時性。伊犁州地廣人稀，安裝固定氣象站點可能存在盲區，也較難快速覆蓋整個區域。移動氣象觀測設備（如車載、航空器攜帶）能夠遍訪各個角落，確保減少甚至消滅監測死角，能夠在氣象變化的短時間內捕捉相關數據，對于捕捉突發性天氣事件尤為關鍵。2）針對伊犁州防雹的特殊需求，移動氣象觀測設施可以搭載雹暴識別儀器，通過分析大氣的熱力結構和水汽分布，提前準確識別雹暴的生成和發展，進一步提高數據采集的時效性，從而為防雹作業提供精準的科學依據，采取針對性的防范措施，減少天氣原因帶來的農作物損失。3）移動氣象觀測技術還可用于精確農業氣象服務。通過收集的高時空分辨率氣象數據，可以輔助實施精準灌溉、施肥和作物管理等，根據植物生長需求和天氣變化調整農業生產措施，提高農作物產量和質量，節約資源和成本。4）調整作物種植結構和時序也是移動氣象觀測技術的應用點。通過實時監測氣候變化趨勢，可為伊犁州農作物的種植結構提供指導，如選擇更適宜當前和未來氣候的作物品種，合理規劃種植時間和方式，減少氣象風險。

移動氣象觀測設備的部署和數據管理需要依托專業團隊和系統，通過軟件平臺處理大量實時數據，提取關鍵信息，形成直觀、易于理解的決策支持數據，為農業生產者提供科學指導。同時，通過先進的通信技術實時傳播天氣預警信息，保障農業生產者能夠迅速響應，減少自然災害損失。

3.3 引進先進的觀測技術和設備

要引入和充分利用先進氣象觀測設備和技術，以提高氣象服務水平。1）運用衛星遙感技術。通過衛星遙感，能夠對大氣中的水汽含量、云層變化和天氣系統進行全面監測。可利用高分辨率的氣象衛星數據，對作物生長狀況進行動態跟蹤，及時調整灌溉、施肥等農業生產措施，并提前預警不利天氣條件出現的可能性。2）在主要農業區域布置密集的自動氣象站網絡，實時監測溫度、濕度、風速、風向、降水量等氣象要素。這些數據為精準農業提供了科學依據，特別是對于雹災的防御工作，自動氣象站可提前發出雹暴警報，啟動防雹作業，如放飛防雹火箭等應急措施，以保護農作物不受災害影響。3）引入雷達氣象觀測設備，如多普勒天氣雷達，其對于短期天氣現象，特別是對局部強對流天氣諸如冰雹的監測和預報能力較強，因此對于雹災頻發的伊犁州來說作用很大。利用雷達監測系統，可對天氣變化進行立體掃描，及時精準地捕捉到對流云團的生成和發展，為防雹決策提供科學依據。4）搭建本地化天氣預報模型，在模型中融入伊犁州的地形、土壤、作物分布等具體因素，提高天氣預報的準確度和可靠性。特別是在強對流天氣預報方面，數值模型能夠增強短期和中期天氣預報能力，對防范天氣災害如冰雹有顯著的效果。5）提倡地區內氣象信息共享與農業信息系統的整合。通過搭建農業氣象信息服務平臺，將衛星遙感、地面觀測、氣象雷達和數值預報等數據融合在一起，為農業生產決策提供快速、準確的信息服務。農民通過移動端、互聯網等即可獲得相關的農業氣象信息，從而科學安排農業生產活動[5]。

3.4 運用大數據和人工智能技術

大數據技術可以通過收集和分析來自不同氣象站的海量數據，立體構建伊犁州的氣象模型。通過實時監測溫度、濕度、風速、風向等多個參數，構建的模型能夠為農業生產提供有價值的參考信息。在防雹系統中，大數據技術結合衛星監測和地面觀測，可以實現對冰雹生成和運動規律的快速識別與預測。人工智能技術在對氣象數據的分析與應用方面扮演著重要角色。借助機器學習算法，人工智能從歷史氣象數據中發現規律，對未來的天氣變化給出更加精準的預報。特別是對于伊犁州的雷雨和冰雹天氣，人工智能可以幫助預測其發生時間和影響范圍，為農作物避險提供重要支持。例如，人工智能通過深度學習技術處理雷達和衛星數據，對雷暴的形成、演變進行實時監測和分析，進而對高危險天氣發出預警。這種技術不但能提高預警的準確性和實時性，還可以與地面防雷網和雹炮等防災減災措施相結合，從而減少由于天氣災害帶來的農業損失。另外，通過人工智能平臺，能夠及時向農業生產者推送個性化的氣象服務信息，如灌溉指南、施肥建議、病蟲害防治時機等，幫助農業生產者根據天氣變化做出科學決策，提高農業生產效率和作物產量。

綜合利用大數據與人工智能技術，不僅能夠增強伊犁州農業生產中氣象信息的實時性和準確性，更能夠在雹災預防和應對方面發揮積極作用，降低自然災害對農業生產的影響，保障該區域的農業安全，對于推動地區農業現代化、實現農業生產的可持續發展具有深遠影響。

3.5 針對農業生產者開展氣象知識培訓

氣象觀測對農業生產至關重要。1）針對伊犁州農業生產者的實際需求，氣象知識培訓應該重點關注雹災預防與農業氣象災害應對技能。通過地方氣象部門組織的專項培訓課程，系統地講解雹災形成的天氣條件、判別預兆的方法及相應的防御措施。2）強化實踐操作培訓，采取田間實地演示的方式，向農業生產者展示正確使用各種防災工具、材料的方法。同時，安排專業技術人員開展氣象知識普及講解，確保培訓內容貼近實際生產需求，易于農業生產者理解。3）建立農業氣象服務系統，定期為農民提供針對性氣象信息。特別是在作物的播種、生長、灌溉、施肥、防病及收獲等關鍵時期，提供詳細的天氣預報及溫馨提示，讓農業生產者基于精準信息做出相應的農業操作決策。4）組織氣象部門和農技部門聯合研討，結合伊犁州具體氣候特點和農業生產實際，編制發放《農民氣象手冊》《防雹備忘錄》等相關手冊，讓農業生產者隨時查閱相關氣象知識和操作指南。5）利用現代信息技術建立氣象信息服務平臺，讓農業生產者通過手機APP、微信公眾號等即時接收氣象預警和防災減災指導，從而快速采取行動應對可能出現的惡劣天氣。

4 結語

氣象觀測技術在伊犁州的農業生產中具有廣泛的應用前景。通過精確、及時地獲取氣象數據，可以準確預測天氣變化，為科學制訂種植計劃提供支持，幫助選擇適應當地氣候條件的農作物品種，以及采取針對性的防災減災措施，最終提高農業生產的穩定性和效益。今后，在氣象觀測技術的應用方面，需要加強氣象觀測站點建設，提高數據采集和傳輸的精度和及時性，并不斷完善氣象觀測技術，以更好地支持伊犁州的農業發展。

參考文獻：

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[4] 高倩.綜合氣象觀測在當代農業生產中的研究與應用[J].安徽農學通報，2023，29（10）：132-135.

[5] 張卓珺.農業氣象服務中綜合氣象觀測能力建設及提升策略[J].南方農機，2023，54（8）：88-90.

（責任編輯：劉寧寧）