短時臨近天氣預報在農業氣象服務中的應用與探析

陳夢龍

摘要：為提高農業氣象服務質量，本文針對巴林左旗地區短時臨近天氣預報存在的問題進行了研究，總結了巴林左旗地區氣候特點，闡述短時臨近天氣預報的概念和主要應用價值，重點介紹了巴林左旗目前農業氣象服務情況，探討了農業氣象服務中應用短時臨近天氣預報的方法，提出改善短時臨時天氣預報質量的可行性建議，以供同行參考。

關鍵詞：農業氣象服務；短時臨近天氣預報；氣象災害；災害預警

農業生產主要依賴自然資源，其中，直接影響農業生產的氣候因素主要是溫度、濕度與光照條件等因素。農作物對氣候變化具有較高敏感性，關注氣候變化，積極應對災害性天氣，可有效緩解農業減產。短時臨近天氣預報是農業氣象服務的主要內容之一，對加強區域農業管理具有重要意義。

1 巴林左旗地區主要氣候特點

巴林左旗地處赤峰市北部，東部為阿魯科爾沁旗，西、南銜接巴林右旗，北部為錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗。巴林左旗總面積為6644 km2，主要為中溫帶大陸性季風氣候，季節變化顯著，四季溫度、降水量變化較大。巴林左旗春季多風，具有較大蒸發量，較易發生春季干旱。夏季持續時間較短，天氣炎熱、平均氣溫較高，與其他季節相比降水豐富。秋季氣溫下降，天氣涼爽，霜期較長。該旗冬季氣溫較低，而且持續時間較長。巴林左旗全年平均氣溫為3～6℃，降水量310～420 mm，日照時間2 900～3 000h，全年光照充足，全年無霜期為90～135 d。該地霜凍通常起始于9月上中旬。南部隆昌地區無霜期為120～135 d，中部林東地區無霜期為115～130 d，北部浩爾吐地區無霜期107～115 d，北部壩口無霜期約為90 d。降水方面，6～8月份降水較多，在全年降水量中占比約為71%～78%。巴林左旗北部降水量較高，南部較低，年蒸發量為1 600～1 700 mm。巴林左旗土地肥沃、廣闊，適合發展農業。但是巴林左旗較易發生霜凍、強降水等氣象災害，加強天氣監測對于促進農業生產提質增效具有重要意義[1]。

2 短時臨近天氣預報的基本概念

短期天氣預報是指24～72 h天氣預報，其中，短時臨近天氣預報即臨近天氣預報，通常預報未來0～12h天氣、預測短時天氣變化趨勢。短時天氣預報主要應用氣象衛星云圖與天氣雷達探測技術，短時臨近天氣預報可準確預報短時內突發性極端天氣，包括暴雨、暴雪、冰雹、龍卷風以及雷暴雨、雷雨大風等，主要用于預測中小規模強對流天氣。上述極端天氣的特點是突發、劇烈，通常持續時間較短。臨近預報是短時天氣預報特定內容，主要監測實時天氣以及預測未來0～2h天氣[2]。

3 短時臨近天氣預報的應用價值

3.1 準確預測氣象災害

農業氣象服務主要目的是促進農業防災減災，其中短時臨近天氣預報準確性、及時性、綜合性和針對性較好，應用優勢顯著。短時臨近天氣預報是以先進氣象設備、技術為基礎，通過天氣觀測與數據分析，綜合各項觀測和模擬數據，對未來短期內天氣變化進行預測分析，以此為基礎發出氣象災害預警，分析結果可靠性較好，準確度較高，可提醒農業部門及時采取有效措施防災減災。短時臨近天氣預報與長期天氣預報相比具有較高準確度，主要進行短時內氣象分析和預測。數據分析、氣象要素監測是影響天氣預報準確性的直接原因，以數據分析為依據可預測氣象動態變化。氣象災害較易毀壞農作物，造成農業減產，嚴重時導致絕收，及時、準確預報天氣變化可促進氣象災害防控。

3.2 及時發出災害預警

短時臨近天氣預報預測時間較短，預報信息比較及時。此種天氣預報可在氣象災害發生前幾天或者幾小時內預報天氣趨勢，并且可準確分析未來幾小時天氣情況，從而提高氣象災害預警及時性。提前發布災害預警有利于爭取時間，及時采取災害防控措施，從而減少損失。

3.3 綜合預測災害風險

在短時臨近天氣預報中，綜合利用氣象雷達、衛星與專業觀測設備，利用專業知識和技術分析手段，對強降水天氣、臺風等進行預測，提醒有關部門做好洪澇災害防控，促進綜合防災減災。通過綜合技術監測和數據分析可有效評估天氣變化，輔助預測和防控農業氣象災害。

3.4 針對性災害防控

短時臨近天氣預報可根據區域農業氣象監測需求，針對性整理分析氣象信息，發布、預警區域氣象災害[3]。氣象部門結合監測結果，分析氣象災害成因、進行發展預測、評估災害程度，探討針對性防災減災方法。向用戶及時發布災害信息，提出防災減災建議，是農業氣象服務的主要工作內容。天氣預報在防汛管理中具有重要作用。短時臨近天氣預報主要針對特定區域，在實際操作中，需要結合區域特殊氣候環境和氣象條件等信息，針對性預測氣象發展趨勢。此種氣象預測對區域氣象災害防控而言具有顯著價值。農業是巴林左旗的支柱產業，該旗作物播種約為10.33萬hm2，產糧豆約380 kg/667 m2，氣象災害對農業危害性較大。為提高農業經濟效益，減少氣象災害損失，必須加強農業氣象服務，提高天氣預報質量。

4 應用短時臨近天氣預報進行農業氣象服務的方法

4.1 指導強對流天氣預測、應對

農業氣象災害中，強對流天氣發生率較高，巴林左旗常見災害性天氣主要為霜凍、洪澇、雷電災害等。尤其是強洪澇、雷電災害等天氣現象，通常具有突發性，持續時間較短，但是危害性較強、波及范圍較廣，難以提前、精準預測。冰雹等強對流天氣較易造成農業氣象災害，較易導致農作物損毀，甚至導致絕收。為減少復雜對流天氣造成的損失，促進安全農業生產，應針對地區加強短時臨近天氣預報，科學評估強對流天氣風險，分析強對流層變化對氣候變化的影響，合理預測未來氣候變化，指導災害預測和農業災害防控。在實際監測中，主要進行地面狀態監測、線性分析，提高氣象預報準確性。通過科學預測，及時發布強對流天氣預警，提醒農業部門及時采取防災減災措施。

4.2 指導農業氣象災害防控

宏觀氣候數據分析顯示，全球變暖趨勢顯著，在此種氣候變化影響下，極端氣象災害發生率顯著升高。自然環境對農業生產具有直接影響。氣象部門加強短時臨近天氣預報的目的是提高防御農業氣象災害能力。根據天氣預報信息，農戶合理制定應對方案，科學保護農作物，從而減少農業生產損失，促進生產安全。根據天氣預報信息，相關部門可針對性開展人工降雨、人工防雹、抗旱抗汛等措施，基于實際農業氣象信息通過人工作業減災。在防御氣象災害、降低災害損失工作中，天氣預報具有顯著應用價值，經濟效益顯著。

4.3 指導農業生產管理

農業管理中，應結合氣象服務信息制定管理計劃，準備生產資料，積極預防氣象災害。通過天氣預報和農業氣象服務可指導農民針對性防控災害影響，盡可能減輕農作物受到氣象災害影響。基于相關信息實時評估農業生產計劃科學性，提高農業管理質量[4]。

5 提高短時臨時天氣預報質量的建議

5.1 完善氣象預報模式

當前國內短時臨近天氣預警可精確至2 h內，預報精準度主要受到技術因素影響和工作模式影響。但是我國國情比較特殊，農業機械化技術化管理仍然處于發展階段，而且農田面積較大，2 h內農業管理可覆蓋面積較小。針對大面積種植作物的巴林左旗農戶而言，通過2 h預見性應對氣象災害難度系數較高，防災管理時間緊迫。為此，在未來農業氣象服務中應積極完善天氣預報技術，提高預警及時性，為農業部門爭取更多應對時間。進一步加強大數據技術、物聯網技術、云計算技術，此外應加強人工智能技術應用，提高氣象災害預警有效性，促進天氣預測、提高預警反應速度，提高農業氣象服務效率和質量。

5.2 提高天氣預報準確度

當前氣象觀測主要是利用天氣雷達、氣象臺站與衛星等獲取天氣信息。目前巴林左旗國家新一代天氣雷達已經建成。巴林左旗國家天氣雷達站于2023年7月10日投入業務運行，為新一代雙偏振雷達，采用雙偏振極化方式運行，位于巴林左旗哈拉哈達鎮朝陽營子村豁子梁803轉播臺山頂。應用雙偏振雷達進行短時臨時天氣預報時，其原理為天氣雷達發射脈沖形式的電磁波，當電磁波在大氣中傳播時，遇到空氣分子、大氣氣溶膠、云滴和雨滴、雪花等懸浮粒子時，入射電磁波就會從這些粒子上向四面八方散射開來，這種現象稱為散射現象。被粒子散射的電磁波，其中一部分向后的散射波返回到雷達天線，被雷達接收，再經過一系列A/D轉換、信息處理后就得到能表征氣象信息的相關物理量和特性，供用戶分析使用。因此散射是雷達探測的基礎。天氣雷達依靠脈沖形式的電磁波進行探測。電磁波作為橫波，傳播的方向與電場、磁場的方向相互垂直，電場的方向稱為電波的極化（或偏振）。天線發出的電磁波與雨滴相遇后將產生散射，雷達通過接收向后散射的信號強度及其多普勒效應，分別計算出雨滴的反射率因子（Z）和徑向速度（M）。由于越大的雨滴在下落過程中因形變而變得越扁，對應散射電磁波的能力就越強，因此全國布網的常規天氣雷達發射的均為水平極化的電磁波，這樣越大的回波強度對應了越強的降水。巴林左旗擁有國家自動站2個，區域自動站由原來的19個增加為22個，順利完成巴林左旗境內7個四要素區域自動站升級為6要素區域自動站，新建1個9要素區域自動站，新增稱重式雨量傳感器兩臺，1部GNSS/MET，兩部自動土壤水分測試儀，小雷達一部。2020年4月1日，地面觀測自動化正式實施，觀測業務由傳統的值守班向數據裝備保障、質量控制轉變，裝備保障能力大幅提升。

制作天氣預報過程中，一方面應全面分析上述數據，另一方面應科學構建運算模型，完善預測預警系統建設，提高預報精度。多普勒天氣雷達是短時臨近天氣預報主要應用技術，通過分析雷達探測結果，獲取實時風速、氣流變化，從而合理評估氣候情況。多普勒天氣雷達技術的缺點是精準度較低。目前新型天氣雷達大面積覆蓋，雷達探測網絡逐漸完善，應進一步改善天氣預報預警準確性。

5.3 加強短時臨近天氣研判

應加強天氣情況會商，結合長、中、短期天氣數據分析，匯總分析日常天氣情況，以此為基礎合理預測天氣情況，通過長期氣象信息積累分析，總結氣象信息特點和氣候發展趨勢。針對重大天氣變化，應第一時間啟動應急預案，明確氣象服務重點，及時進行天氣會商。通過綜合分析近期天氣信息和災情分析，可對未來趨勢進行預測。基于氣候特點和發展趨勢，全面、系統性分析氣象要素信息，促進針對性災害應對。促進各部門協同合作，上下級部門應加強氣象信息溝通交流，共同探討農業氣象服務工作，持續完善災害防御機制。一旦出現特殊天氣變化，應采用實時播報方式及時、動態更新天氣變化信息，動態管理氣象災害預警信息，及時發布和解除氣象災害預警。

5.4 提高天氣預報及時性

在農業氣象服務中，氣象災害預警管理是重要工作內容，其目的是及時提醒農戶采取防御措施，指導農業部門進行生產管理。在天氣預報預警管理中，應加強時效性管理，全面覆蓋天氣預報預警管理。在氣象服務管理中，應完善責任制管理，通過落實到個人的精細化責任管理制度，積極構建和完善天氣預警系統，構建與區域實際適配的組織結構和體系。積極與媒體合作，通過各大媒體宣傳平臺及時發布短時臨近天氣預警，保證農戶可第一時間收到災害性天氣通知，及時采取有效應對措施。

5.5 完善專業預報隊伍建設

短時臨近天氣預報工作應由專業人士負責，隊伍專業素質直接影響天氣預報可靠性。應對天氣預報工作人員加強定期技能培訓，提高知識水平，促進人才培養和推動天氣預報、氣象災害分析科研。定期邀請氣象專家對氣象服務部門進行專業培訓，指導專業人員研究分析氣象衛星信息和雷達數據的能力和準確性，提高氣象站氣象災害預警能力。在日常管理中，應完善氣象服務部門激勵機制，選派優秀的專業人員進行專業深造，提高業務能力，切實提高氣象服務質量[5]。

5.6 完善農業氣象服務體系

天氣預報精準度不僅影響農作物管理質量，而且對農業生產安全具有負面影響。通過科學性、高質量短時臨時天氣預報，可有效提高農業管理安全性，幫助農戶及時采取防御措施促進安全管理，有效減少農業氣象災害。提高天氣預報管理質量，完善天氣預報體系，對高質量農業氣象服務具有顯著作用，可指導相關部門科學制定氣象災害應對策略，完善應急管理，提高農業生產保障，滿足農業管理需求。

6 結語

綜上所述，農業氣象服務質量直接影響區域農業生產安全和經濟效益。在農業氣象服務中，應科學應用短時臨近天氣預報技術，促進氣象災害及時和準確預警。在實際天氣預報管理和氣象服務中，應以區域氣候特點和農業發展特點為依據，明確短時臨時天氣預報的重要意義，針對性研究和全面完善天氣預報管理，積極優化農業氣象服務，促進農業災害防御。

參考文獻

[1] 石金偉，賴輝煌，楊慶波.短時臨近天氣預報在農業氣象服務中的應用[J].農業開發與裝備，2023，253（1）：119-121.

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[3] 張鑫，張瑞東，江一凡.短時臨近天氣預報技術在平涼地區農業氣象服務中的應用[J].黑龍江糧食，2021，221（10）：114-115.

[4] 楊霏云，史繼清，陳德生，等.農業氣象觀測資料應用現狀及建議[J].氣象科技進展，2021，11（5）：171-177.

[5] 馬永慧，呂宗榮，楊龍，等.短時臨近天氣預報在基層氣象業務中的應用及精細化服務策略[J].農業災害研究，2021，11（5）：33-34.