利用地溫與氣溫預(yù)報(bào)開(kāi)春日期

陳聰 陳英

(椒江區(qū)氣象局，浙江臺(tái)州318000)

0 引言

開(kāi)春日期通常是指候平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)10℃的初日。日平均氣溫≥10℃是一般喜溫作物生長(zhǎng)的起點(diǎn)溫度，也是喜涼作物迅速生長(zhǎng)、多年生作物開(kāi)始較大速度積累干物質(zhì)所需的溫度。目前，長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)仍以統(tǒng)計(jì)方法為主，隨著氣象資料的逐步積累，近年來(lái)大部分預(yù)報(bào)方法和經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)過(guò)反復(fù)修正和完善，長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)取得明顯的進(jìn)展，但對(duì)于春播期的天氣趨勢(shì)和開(kāi)春日期的預(yù)報(bào)研究仍基本停留在70，80年代，已缺乏指導(dǎo)性，而近年來(lái)則較少有此方面的研究。在全球變暖的背景下，開(kāi)春日期已發(fā)生了明顯的變化，如郭瑞鴿等［1］通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，江西省1991—2009年10℃初日呈明顯提前的趨勢(shì)。因此，本文的研究對(duì)早稻播種等農(nóng)事活動(dòng)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 資料來(lái)源

本文使用的資料為洪家國(guó)家基準(zhǔn)氣候站1981—2010年氣象資料。

2 定性預(yù)報(bào)

地溫是衡量地表土壤熱能的物理量，其變化比氣溫變化更具有保守性和滯后性［2］。李玉柱等［3］的研究指出:土壤深處存在自身熱量的四季變化，無(wú)論是太陽(yáng)輻射的影響還是地球內(nèi)部自身的熱流變化，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，都必然會(huì)對(duì)大氣中天氣氣候變化產(chǎn)生反饋?zhàn)饔谩Ｍ瑫r(shí)，深層地溫的時(shí)空演變有較好的穩(wěn)定性，與大氣環(huán)流之間有很好的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，本文擬采用前期地溫資料作為開(kāi)春日期的定性預(yù)報(bào)指標(biāo)。

在所有地溫因子中，前一年11月160 cm的地溫與開(kāi)春日期相關(guān)極顯著(相關(guān)系數(shù)－0.528，p＜0.01)。從表1可知，若前一年11月160 cm平均地溫≥21.5℃，則開(kāi)春日期出現(xiàn)在3月17日前;反之，若前一年11月160 cm平均地溫＜21.5℃，則開(kāi)春日期在3月18日后。歷史概括率為23/29=79%。

3 定量預(yù)報(bào)

利用前期氣溫資料做定量預(yù)報(bào)。

上述的相關(guān)，只能做出定性的預(yù)報(bào)。為了調(diào)整能做出定量預(yù)報(bào)，在上述的基礎(chǔ)上，將資料分為兩組:前一年11月160 cm平均地溫≥21.5℃和＜21.5℃年份的開(kāi)春日期各為一組(開(kāi)春日期做數(shù)據(jù)處理，以2月28日為0，2月27日為－1，3月1日為1，以此類(lèi)推，下文中預(yù)報(bào)結(jié)果Y亦同此)，并與相應(yīng)年份的氣溫因子進(jìn)行相關(guān)分析，選出與之相關(guān)較好的因子，用逐步回歸法，分別建立回歸方程。

3.1 當(dāng)前一年11月160 cm平均地溫≥21.5℃

時(shí)開(kāi)春日期預(yù)報(bào)方程

(1)式中Y為當(dāng)年開(kāi)春日期;X1為前一年12月上旬極端最高氣溫;X2為前一年11月上旬極端最低氣溫;X3為前一年4月中旬極端最低氣溫。

該方程的復(fù)相關(guān)系數(shù) R=0.908，R2=0.824，F(xiàn)=15.627 ＞ F0.01，通過(guò) F 顯著性檢驗(yàn)，故方程(1)回歸關(guān)系顯著。

表1 椒江1982—2010年開(kāi)春日期和前一年11月160cm平均地溫

3.2 當(dāng)前一年11月160 cm平均地溫＜21.5℃

時(shí)開(kāi)春日期預(yù)報(bào)方程

(2)式中Y為當(dāng)年開(kāi)春日期;X1為前一年9月中旬極端最低氣溫;X2為前一年11月上旬極端最低氣溫;X3為前一年9月上旬平均氣溫;X4為前一年5月下旬極端最低氣溫。

該方程的復(fù)相關(guān)系數(shù) R=0.947，R2=0.897，F(xiàn)=21.668 ＞ F0.01，通過(guò) F 顯著性檢驗(yàn)，故方程(2)回歸關(guān)系顯著。

以方程(1)和(2)回代預(yù)報(bào)，模擬結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)方程所允許的誤差，若以實(shí)況出現(xiàn)在(－5≤Y≤5)之間評(píng)定為正確，從表2中可以看出，預(yù)報(bào)方程(1)的歷史擬合率為12/14=86%，預(yù)報(bào)方程(2)的歷史擬合率為14/15=93%。其中，1987，1996，2010年開(kāi)春日期都出現(xiàn)在4月11日之后，預(yù)報(bào)結(jié)果均在4月12 日;1990，1997，2001，2002，2004，2008，2009年開(kāi)春日期都出現(xiàn)在3月10日之前，預(yù)報(bào)結(jié)果均在3月13日之前(只1984年預(yù)報(bào)誤差較大)。

表2 椒江1982—2010年開(kāi)春日期模擬值及其精度

4 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

2011年設(shè)為預(yù)報(bào)檢驗(yàn)?zāi)?，由?010年11月160 cm地溫21.0℃，定性預(yù)報(bào)開(kāi)春日期在3月18日后;再利用預(yù)報(bào)方程(2)，預(yù)報(bào)2011年開(kāi)春日期為3月19日，2011年實(shí)際開(kāi)春日期為3月24日，預(yù)報(bào)誤差為5 d。定性、定量預(yù)報(bào)均較為準(zhǔn)確。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本文的預(yù)報(bào)方法基本采用逐步回歸法，以前一年11月的160 cm地溫作為前提條件對(duì)長(zhǎng)序列進(jìn)行分離，避免了在顯著因子選擇上存在的誤差。

(2)通過(guò)前面應(yīng)用檢驗(yàn)可知，利用該方法制作開(kāi)春日期定性、定量預(yù)報(bào)皆較準(zhǔn)確，尤其是定量預(yù)報(bào)誤差率多在5 d以內(nèi)，效果較顯著，而對(duì)于開(kāi)春日期明顯偏早或明顯偏晚的年份該方程也具有較好預(yù)報(bào)能力，對(duì)春播育秧期天氣預(yù)測(cè)有很好的應(yīng)用價(jià)值。因此，其結(jié)果可以應(yīng)用到實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作中，可作為預(yù)報(bào)員發(fā)布預(yù)報(bào)的一個(gè)參考工具。

(3)不足之處:由于洪家國(guó)家基準(zhǔn)氣候站自1981年開(kāi)始觀測(cè)深層地溫，因此，本文僅選用了近30 a的氣溫與地溫資料做分析，可能會(huì)影響預(yù)報(bào)精度。

［1］ 郭瑞鴿，劉壽東，杜筱玲.江西氣溫穩(wěn)定通過(guò)10℃初日變化及其對(duì)雙季早稻物候期的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2011，32(1):12 －16.

［2］ 姚正蘭，李勇.深層地溫在短期氣候預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.貴州氣象，2004，28(3):9 －14.

［3］ 李玉柱，許炳南.貴州短期氣候預(yù)測(cè)技術(shù)［M］.北京:氣象出版社，2001.

［4］ 施能.氣象統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)中的多元分析方法［M］.北京:氣象出版社，1992.