南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)預(yù)報(bào)方法

王立超，申子彬，周溥佳

(寧?？h氣象局，浙江 寧海 315600)

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南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)預(yù)報(bào)方法

王立超，申子彬，周溥佳

(寧?？h氣象局，浙江 寧海 315600)

根據(jù)浙江省寧海縣雞籠山2013—2014年氣象資料與溫鹽特種站資料，利用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合氣象因子與南美白對(duì)蝦海水養(yǎng)殖直接影響因子(水溫、鹽度等)的影響關(guān)系，根據(jù)影響對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系大小對(duì)因子進(jìn)行權(quán)重疊加，得到南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)。最后利用2015—2016年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)養(yǎng)殖氣象指數(shù)進(jìn)行修正改進(jìn)，最終得到南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)。

南美白對(duì)蝦； 氣象指數(shù)； 權(quán)重疊加

南美白對(duì)蝦多采用池塘養(yǎng)殖，對(duì)水溫等環(huán)境條件要求較高，而氣溫等氣象因子直接影響著池塘水溫等環(huán)境條件。陳昌生等[1]研究了南美白對(duì)蝦攝食、生長(zhǎng)及存活與溫度的關(guān)系，從水溫的漸變、突變等不同出發(fā)點(diǎn)研究了對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育與溫度的直接關(guān)系；崔瑩等[2]從溶氧水平和鹽度兩個(gè)方面探討了其與對(duì)蝦瞬時(shí)耗氧速率的關(guān)系。已有的研究從多個(gè)方面闡述了南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育與相關(guān)因子的關(guān)系[3-6]，但尚未對(duì)海水養(yǎng)殖氣象指數(shù)進(jìn)行研究。本文通過(guò)研究各氣象因子與對(duì)蝦生長(zhǎng)環(huán)境的關(guān)系，以期得到一個(gè)養(yǎng)殖氣象指數(shù)，可簡(jiǎn)要說(shuō)明養(yǎng)殖適宜程度，以便于養(yǎng)殖戶在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中加以利用。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用的氣象資料取自寧?？h雞籠山區(qū)域自動(dòng)氣象站的常規(guī)觀測(cè)資料，養(yǎng)殖塘資料取自南洋港溫鹽浮標(biāo)站，觀測(cè)密度為0.5 h，區(qū)域自動(dòng)站與海水養(yǎng)殖塘的距離為3 m，對(duì)于養(yǎng)殖塘的氣象要素具有很好的代表性。由于南美白對(duì)蝦主要養(yǎng)殖時(shí)間為6—9月，故本文主要針對(duì)該時(shí)間段內(nèi)氣象因子對(duì)南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)水環(huán)境的影響進(jìn)行研究。

1.2 氣象指數(shù)設(shè)計(jì)原理

氣象指數(shù)的設(shè)計(jì)是依據(jù)氣象要素的敏感度和依從性，將各種氣象要素進(jìn)行綜合的結(jié)果， 以不同的數(shù)學(xué)或統(tǒng)計(jì)函數(shù)來(lái)表征[7]。

不同種類的氣象指數(shù)函數(shù)有不同的表達(dá)方式，通常的表達(dá)形式為：

Sp=f(x1,x2,x3,…,xn)。

式中Sp為氣象指數(shù), 是由氣象因子所組成的函數(shù), 其中氣象因子是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格挑選的, 能反映出它本身對(duì)氣象指數(shù)所具有的敏感度和依從性, 依據(jù)這些因子設(shè)計(jì)不同種類的氣象指數(shù), 既可以是統(tǒng)計(jì)函數(shù),也可用線性或非線性數(shù)學(xué)式來(lái)表示。

氣象指數(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

Sp=f(x1,x2,x3,…,xn)=

式中，Sp為氣象指數(shù)值，f(x)為求算氣象指數(shù)的函數(shù)，區(qū)間[Sp1, Sp2]為氣象指數(shù)值域，textn為對(duì)應(yīng)級(jí)別的建議、措施等。

2 氣象條件對(duì)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖的影響

2.1 氣溫的影響

在南美白對(duì)蝦整個(gè)發(fā)育期中，水溫對(duì)其攝食、生長(zhǎng)及存活的影響較大，而氣溫直接影響了水溫的高低。利用2013—2014年寧?？h雞籠山氣象數(shù)據(jù)，將6—9月所有氣象要素(包括當(dāng)日與前一到兩日的氣溫、濕度、降水、風(fēng)向風(fēng)速等16類數(shù)據(jù))及海水養(yǎng)殖溫鹽浮標(biāo)站的氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析及線性回歸，分別得出與平均水溫、最高水溫、最低水溫的擬合方程：

平均水溫回歸方程：Y=0.26X1+0.549X2-0.134X3+0.158X4+0.052X5-1.238(R=0.969;R2=0.94)。

式中：X1為當(dāng)日最高氣溫；X2為前一日平均氣溫；X3為前一日極大風(fēng)速；X4為前兩日最高氣溫；X5為當(dāng)日相對(duì)濕度。

最高水溫回歸方程：Y=0.186X1+0.353X2-0.105X3+0.301X4+0.106X5+3.553(R=0.957;R2=0.916)。

式中：X1為當(dāng)日平均氣溫；X2為當(dāng)日最高氣溫；X3為當(dāng)日極大風(fēng)速；X4為前一日最高氣溫；X5為前兩日最高氣溫。

最低水溫回歸方程：Y=0.267X1+0.013X2+0.58X3-0.257X4+0.122X5+2.892(R=0.958;R2=0.917)。

式中：X1為當(dāng)日平均氣溫；X2為前一日雨量；X3為前一日平均氣溫；X4為前一日最大風(fēng)速；X5為前兩日最高氣溫。

三類水溫回歸方程復(fù)相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.95以上，且均通過(guò)了0.01信度檢驗(yàn)，從方程看，水溫與氣溫關(guān)系密切，且總體呈現(xiàn)正相關(guān)，其中平均水溫、最低水溫與前一日的平均氣溫關(guān)系最為密切，而最高水溫與當(dāng)日的最高氣溫的一致性較好。

陳昌生等[1]研究表明，南美白對(duì)蝦忍受的高、低溫極限分別為41 ℃和4 ℃。寧海南美白對(duì)蝦的主要養(yǎng)殖季節(jié)為6—9月，因而研究氣溫對(duì)其的影響應(yīng)主要考慮高溫的影響。由圖1可見(jiàn)，水溫實(shí)測(cè)值和水溫預(yù)報(bào)值變化趨勢(shì)基本一致，且利用日最高氣溫等要素得出的回歸方程對(duì)日最高水溫的預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值也基本吻合。所以，通過(guò)日最高氣溫對(duì)最高水溫的預(yù)報(bào)是可行的。

圖1 2013年日最高水溫實(shí)況、預(yù)報(bào)與日最高氣溫實(shí)況分布曲線

根據(jù)寧?？h氣象局多次走訪調(diào)研及之前的研究[8]結(jié)果，南美白對(duì)蝦最適水溫為25～32 ℃；極低水溫為6 ℃；極高水溫為43.5 ℃。采用日最高水溫回歸方程對(duì)其進(jìn)行修正，得出日最高氣溫與日最高水溫的換算關(guān)系，同時(shí)用T來(lái)表示氣溫對(duì)水溫的影響：T為1時(shí)，日最高氣溫為24～41 ℃，有利于南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育；T為2時(shí)，日最高氣溫高于41℃；T為3時(shí)，日最高氣溫低于24 ℃，氣溫偏高或偏低可能會(huì)對(duì)南美白對(duì)蝦的正常發(fā)育產(chǎn)生不利影響。

2013—2014年雞籠山區(qū)域自動(dòng)氣象站統(tǒng)計(jì)的高溫日數(shù)(35 ℃以上)分別為18和2 d，差異明顯；而雞籠山區(qū)域的南美白對(duì)蝦產(chǎn)量，2013、2014年分別為0.55和0.50 t·hm-2。說(shuō)明高溫一定程度上對(duì)南美白對(duì)蝦的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，這與日最高氣溫對(duì)南美白對(duì)蝦的影響是一致的。

2.2 降水的影響

和氣溫相比，一般性降水對(duì)南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育影響相對(duì)較小。其研究表明[5]，降水主要對(duì)養(yǎng)殖塘內(nèi)的鹽度和pH存在影響。利用逐日降水量與溫鹽浮標(biāo)站特種數(shù)據(jù)求多元回歸，可以看出逐日降水與鹽度、pH或是其他因子直接相關(guān)性不是太好；但達(dá)到一定量級(jí)的降水對(duì)其鹽度影響較為劇烈，以2013年6—9月鹽度、pH與降水關(guān)系為例(圖2)。

圖2 2013年日均鹽度、pH值與日降水量分布曲線

寧海海水養(yǎng)殖塘面積1.3 hm2左右，對(duì)于一般小雨量級(jí)的降水，塘內(nèi)的溫度、鹽度等要素不會(huì)產(chǎn)生大的變化，故本文采用分級(jí)降水法，即將南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)期內(nèi)日降水量分為小、中、大、暴雨及以上4類。經(jīng)分析，中雨及以下量級(jí)的降水不會(huì)對(duì)塘內(nèi)鹽度、pH產(chǎn)生明顯影響，而在暴雨以上，或是歷經(jīng)短時(shí)強(qiáng)降水后，塘內(nèi)的鹽度發(fā)生明顯變化。2014年6月21—23日，受梅雨帶影響，雞籠山日最大降水量達(dá)135.7 mm，而在6月23—25日塘內(nèi)鹽度由之前的15%左右突降至10%以下。

2.3 氣溫和降水的檢驗(yàn)

根據(jù)2013—2014年日最高氣溫、分級(jí)降水對(duì)鹽度的影響，結(jié)合2015—2016年已有的溫度、鹽度和氣象要素實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)證其合理性和可用性(圖3)。通過(guò)日最高氣溫預(yù)報(bào)日最高水溫，對(duì)2015—2016年最高水溫實(shí)況和預(yù)報(bào)做分布曲線圖，可看出兩者之間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性，且極值水溫也呈現(xiàn)一致性，故利用日最高氣溫對(duì)日最高水溫的預(yù)報(bào)是可行的。

圖3 2015年最高水溫實(shí)況、預(yù)報(bào)分布曲線

對(duì)鹽度的預(yù)報(bào)，根據(jù)分級(jí)降水檢驗(yàn)法，得出的結(jié)果同樣呈現(xiàn)明顯負(fù)相關(guān)。圖4、圖5反映了2015年、2016年鹽度與分級(jí)降水之間的關(guān)系，小雨及以下賦值0；中雨賦值1；大雨賦值2；暴雨及以上賦值3。從圖中可以看到，每次大的降水都會(huì)使得鹽度有較為顯著的下降；降水等級(jí)越高，對(duì)鹽度影響越大。

圖4 2015年鹽度與分級(jí)降水分布

圖5 2016年鹽度與分級(jí)降水分布

3 南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)的建立

結(jié)合養(yǎng)殖大戶實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)氣溫和降水兩個(gè)因子分別賦予0.8和0.2的系數(shù)，即南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)J=0.8T+0.2R，根據(jù)J的大小, 得出南美白對(duì)蝦分級(jí)養(yǎng)殖氣象指數(shù)SP，指數(shù)越大，對(duì)養(yǎng)殖影響越大。J為1～2時(shí)，Sp為1，該氣象條件有利于南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育；J為3～4時(shí)，Sp為2，該氣象條件較不利于南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育，需密切關(guān)注；J大于5時(shí)，Sp為3，該氣象條件不利于南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育，需采取有關(guān)措施。

4 小結(jié)

南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)的研究是從一種新的角度開(kāi)展氣象觀測(cè)、為農(nóng)服務(wù)的手段，避免了以往盲目開(kāi)展氣象特色服務(wù)的弊端。本研究結(jié)果表明，氣溫和降水兩個(gè)主要因子可用于對(duì)南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)發(fā)育的水環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，進(jìn)而指導(dǎo)養(yǎng)殖大戶，盡可能減少因氣象災(zāi)害帶來(lái)的損失。其中氣溫對(duì)南美白對(duì)蝦影響更重要，尤其是最高氣溫的影響。但應(yīng)注意，氣象意義上的高溫(35 ℃以上)時(shí)，不一定會(huì)對(duì)南美白對(duì)蝦產(chǎn)生不利影響，需區(qū)別高溫和氣溫極端值。

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(責(zé)任編輯： 張 韻)

2017-03-06

寧波市氣象科技計(jì)劃項(xiàng)目(NBQX2015005B)

王立超(1987—)，男，河北辛集人，工程師，本科，從事綜合氣象業(yè)務(wù)研究工作，E-mail：573247726@qq.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170751

S966.12

A

0528-9017(2017)07-1254-03

文獻(xiàn)著錄格式：王立超，申子彬，周溥佳. 南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)預(yù)報(bào)方法[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(7)：1254-1256.