欒川日光溫室冬季氣溫預(yù)報模式研究

楊建章 楊陽

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)測模型，并與實際值進行對比。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)測模型，晴天和陰天下預(yù)報質(zhì)量高，效果明顯，而在多云天氣條件下，預(yù)測值與實際值存在差異，但仍有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞日光溫室；冬季氣溫；一元回歸分析；預(yù)報模型

中圖分類號S165文獻標識碼A文章編號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

隨著國家惠農(nóng)政策對農(nóng)民合作社等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體支持力度的加強，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)和種植效益的主要氣象災(zāi)害；同時在設(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)不夠精準等方面的短板。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)對專業(yè)氣象服務(wù)的依賴性越來越強，開展精細化設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報服務(wù)已成為氣象工作的一個重要部分。

欒川縣地處豫西山區(qū)，海拔較高，獨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)每年冬季都會出現(xiàn)低溫寒潮天氣，不僅對設(shè)施農(nóng)業(yè)造成危害，還給種植戶造成嚴重經(jīng)濟損失。開展精細化、有針對性的專業(yè)氣象服務(wù)，是氣象工作目前亟待解決的一個難題；特別是針對日光溫室冬季室內(nèi)氣溫預(yù)報，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)報技術(shù)的相關(guān)研究，是精細化氣象為農(nóng)服務(wù)的一個重要課題。

我國針對日光溫室溫度預(yù)報的研究始于20世紀80年代，前人已從不同方面對日光溫室小氣候變化進行了研究[1-6]。如趙統(tǒng)利等[6]對晴天、多云、雨天及雪天4種典型天氣條件下溫室內(nèi)外溫度、光強等主要環(huán)境因子的日變化規(guī)律及其內(nèi)在關(guān)系進行了探索；張索鐵等[7]運用溫室內(nèi)外溫度相關(guān)性建立了最低溫度預(yù)報模式。這些研究成果對當?shù)卦O(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用，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，開展日光溫室精細化溫度預(yù)報技術(shù)研究非常必要。

筆者根據(jù)欒川日光溫室的具體特點，采用回歸分析法建立冬季日光溫室氣溫預(yù)報模型，開展冬季日光溫室氣溫預(yù)報技術(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象，開展日光溫室冬季最低、最高氣溫預(yù)報技術(shù)研究。該合作社日光溫室位于欒川縣陶灣鎮(zhèn)魚庫溝口（111° 29′E、33°49′N），海拔838.0 m，占地2 hm2，共有17個日光溫室，呈東西走向排列，面南背北；日光溫室間距3 m，長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)有通風口，供溫室通風換氣。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)報技術(shù)研究，2014年秋季在日光溫室5號棚內(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。通過對日光溫室最高、最低溫度進行逐日連續(xù)人工觀測，獲取相應(yīng)氣溫資料；室外最高、最低氣溫數(shù)據(jù)選自欒川縣氣象局同期大氣溫度觀測資料。

據(jù)欒川縣多年氣象資料統(tǒng)計分析可知，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)報模型。根據(jù)每天的天氣實況，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

將對應(yīng)時段的2014年11月—2015年2月和2015年11月—2016年2月氣象局大氣觀測最低、最高氣溫數(shù)據(jù)作為自變量，日光溫室內(nèi)的最低、最高氣溫人工觀測資料作為因變量，對晴天、多云和陰天3個不同天氣狀況下的觀測數(shù)據(jù)分別進行相關(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、陰天較小；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)報模型，求出模型的各個參數(shù)，計算出回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)。通過驗證分析可知，這些方程均通過了α=0.05的顯著性檢驗（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。

2.3預(yù)報質(zhì)量統(tǒng)計分析

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

由表5可知，溫室最低氣溫預(yù)報準確率高于最高氣溫準確率，尤其是陰天和晴天最低氣溫預(yù)報準確率較高，誤差很小。分析原因是由于陰天和晴天天氣狀況相對較為穩(wěn)定，白天升溫時間、升溫幅度及日落后的降溫時間和降溫幅度相對來說有一定的規(guī)律性；而多云天氣溫室最高氣溫預(yù)報誤差較大，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)報服務(wù)效果分析

從2016年11月開始，欒川縣氣象局運用該預(yù)報模型對祥王種植專業(yè)合作社開展日光溫室冬季氣溫預(yù)報服務(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)天氣形勢分析，利用預(yù)報模型制作日光溫室最低氣溫預(yù)報，并提前12 h通過手機短信發(fā)布溫室最低溫度預(yù)報信息和寒潮天氣預(yù)警信息。該合作社根據(jù)預(yù)報信息，提前采取有效防護措施，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)報模型使用方便快捷，在陰天和晴天下預(yù)報質(zhì)量高，效果好；在多云天氣時，盡管效果不太理想，但也有一定的參考價值。

（2）該研究使用2個冬季的觀測資料，時間跨度較短，資料較少；后期需要通過長期觀測資料的積累，不斷改進和完善預(yù)報模型，進一步提高日光溫室冬季氣溫預(yù)報的準度率。

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

參考文獻

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