岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預報研究

李駿++胡巧兒

【摘要】：近年來，岱山縣休閑漁業(yè)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，對氣象保障服務的要求也越來越高，十分需要一款具有針對性、綜合性的專業(yè)氣象預報產(chǎn)品。通過對岱山休閑漁業(yè)7個海區(qū)的深入調(diào)研，基于模糊綜合評價法建立岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預報模型及產(chǎn)品的開發(fā)應用，并進行試預報分析。結果表明：指數(shù)預報模型能較好的描述各預報因子與適航指數(shù)之間的關系，能準確的反應當日各作業(yè)海區(qū)船只的適航情況，在實際應用中取得較好的效果。

【關鍵詞】：休閑漁業(yè)；指數(shù)預報；模糊綜合評價

1、 引言

隨著岱山縣休閑漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對氣象保障服務的要求也越來越高。十分需要一款具有針對性、綜合性的專業(yè)預報產(chǎn)品。本研究通過對各漁業(yè)公司老板、作業(yè)人員的深入交流、調(diào)研，對各影響要素進行篩選，將主要影響因子引入指數(shù)預報方程，研究制作更精細、全面的綜合指數(shù)預報產(chǎn)品。通過對岱山休閑漁業(yè)7個海區(qū)的深入調(diào)研，基于模糊綜合評價法建立岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預報模型及產(chǎn)品的開發(fā)應用，并進行試預報分析。

2、 模糊綜合評價法

指數(shù)預報的等級判別是一個比較模糊的概念，該項目之前也沒有相關的研究和標準，各要素對其等級的界定難以量化[1]?？紤]使用模糊綜合評價法，通過對各海區(qū)船長、船員及部分游客的調(diào)研，收集他們對各類氣象條件下船只的適航程度的主觀經(jīng)驗進行統(tǒng)計分析，根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度原理將定性評價轉化為定量評價，最后根據(jù)計算結果確定具體指數(shù)等級劃分。

3、建立指數(shù)預報模型

3.1 調(diào)研

調(diào)研目的：

（1）了解休閑漁業(yè)從業(yè)人員對預報產(chǎn)品的需求，了解影響船只航行的主要氣象因素，建立模糊綜合評價模型。

（2）根據(jù)模型確立的各個要素，采用問卷調(diào)查獲取因素集與評價集的隸屬度和各因子間的權重關系。

（3）對各海區(qū)實地走訪，了解當?shù)氐臍庀蟓h(huán)境特點。

（4）近海面人體舒適度方面的感受。

調(diào)研對象：休閑漁業(yè)公司負責人，主要船舶駕駛人員，及部分游客。

調(diào)研結果：

綜合各方面的調(diào)研結果，確立主要的三個獨立的影響因子：災害性天氣、船只航行因子、人體舒適度因子。

災害性天氣：調(diào)研中，最受關注的是災害性天氣，船只能否出航是整個旅游計劃開展的基礎?？紤]到災害性天氣發(fā)生時作業(yè)船只無法出航，災害性天氣的程度對生產(chǎn)作業(yè)的影響微乎其微。所以災害性天氣的持續(xù)時間便成為影響的主要因素，可轉化為船只可出航時段的預報。因此，調(diào)研主要是針對災害性天氣的種類和對應標準的討論。

確定災害性天氣要素主要為大風、大霧和暴雨，其中大風和大霧的不可出航標準有相關文件規(guī)定，暴雨標準則是與各海區(qū)作業(yè)人員討論協(xié)商得出。各海區(qū)調(diào)研對象均表示在實際航行中，如果不伴隨大風和低能見度天氣，僅降水對航行的影響較小，以小時雨量≥10mm為不可出航標準。

航行氣象因子，主要影響因子為風力、能見度、雨量（即未達到災害性天氣標準的要素值），風浪由于與風力有很強的正相關性，與風力歸為一類討論。

人體舒適度因子，這方面研究比較成熟，擬采用已有的經(jīng)驗公式進行計算。

確立各主要影響因子后，采用問卷調(diào)查法確定各因素的權重和隸屬度，共計30份。調(diào)查對象主要為漁業(yè)公司老板、船只作業(yè)人員、資深游客、項目組成員。使用模糊統(tǒng)計法對結果進行統(tǒng)計[2]，可得到各要素具體數(shù)值對應評價集的隸屬度表，如表1：

可出航時間 h 優(yōu) 良 一般 差

≤2 0.000 0.000 0.000 1.000

3 0.000 0.000 0.233 0.767

4 0.000 0.033 0.533 0.433

5 0.000 0.133 0.733 0.133

6 0.000 0.367 0.633 0.000

7 0.000 0.533 0.467 0.000

8 0.300 0.633 0.067 0.000

9 0.700 0.300 0.000 0.000

10 0.933 0.067 0.000 0.000

11 1.000 0.000 0.000 0.000

表1 可出航時間因子取值范圍及對應評價集隸屬度表

3.2指數(shù)預報模型建立

根據(jù)調(diào)研結果，確立第一層因素集：

可出航時間：以小時為單位，當相關要素達到災害性天氣不可出航標準時，該小時不計入可出航時間，最大11h，即7時—18時。

航行因子：又分為風力、能見度、降水三個第二層因子，建立第二層因子集：各要素值取自可出航時段內(nèi)各小時要素的平均值（風速、能見度）或累計值（雨量）。

舒適度因子：使用經(jīng)驗公式計算[3]，公式如下。

K =1.88 ×T -0.55 ×（1.8 ×T -26）×（1 -U）-3.2 ×V1/2 +3.2

K 為舒適度指數(shù)， T 平均氣溫， U 是平均濕度，V 是平均風速，皆取自可出航時段。

參考指數(shù)預報規(guī)范和實際服務需求，將指數(shù)預報分為四個等級，確定評價集如下：V={優(yōu)，良，一般，差}

對問卷調(diào)查獲取的權重結果加權平均得到第一層和第二層因素集所對應的權重集，分別與U1、U2因子集對應：

A1={0.55，0.31，0.14}

A2={0.45，0.29，0.26}

根據(jù)模式預報的要素值從相應的要素隸屬度表中調(diào)取各因子的隸屬度，建立模糊關系矩陣R1和R2，其中R1為第一層關系矩陣，R2為第二層關系矩陣。

優(yōu)先計算第二層航行因素評價集的隸屬度A2·R2，結果代入R1后計算得到各因素對評價集的隸屬度B=A1·R1，求得模糊綜合評價結果 B=，最后根據(jù)最大隸屬度原則，取取其中最大值對應的評價結果作為適航指數(shù)等級。endprint

4、指數(shù)預報應用

4.1資料介紹

模式資料選取舟山市氣象局開發(fā)的本地化數(shù)值模式Zswrf，該模式對舟山沿海天氣要素的預報效果較好，其逐小時預報的時間精度非常適合休閑漁業(yè)的需要，也是當前我局制作漁場精細化風力預報產(chǎn)品的主要參考依據(jù)。模式主要使用Zswrf站點精細化預報產(chǎn)品，選取最近站點的風力、溫度、濕度、累計雨量數(shù)據(jù)。初始預報為每日20時，時效選取11-22逐小時預報，即對應次日運營時段7時-18時。

能見度資料使用ZJWARMS模式預報產(chǎn)品，精度3*3公里，初始預報為前一日20時，時效同樣選取每日7時-18時逐小時預報。

4.2預報應用

使用預報模型對2017年7月1日岱山休閑漁業(yè)各海區(qū)做試預報，從指數(shù)預報結果可得，A區(qū)、B區(qū)當日航行條件較好，可出航時次都達到了10h。當日主要災害性天氣類型為大風，A、B兩區(qū)地處內(nèi)港島嶼遮蔽區(qū)，受大風影響較小。C、E兩區(qū)適航條件一般，雖然E區(qū)可出航時間與F區(qū)相同僅為4h，但航行因素較好，出航時段的平均風速較小，所以指數(shù)預報為一般。而F、G、H區(qū)在群島的外圍，風力較大，適航條件差。其中H區(qū)全運營時段受大風影響，無可出航時段，因此各要素無平均值。而出航時間作為權重系數(shù)最大的因子，與指數(shù)預報結果有良好的線性關系。

從試預報結果上看，休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預報能較好的描述各預報因子與適航指數(shù)之間的關系，能很好的綜合當日各個影響因子的預報值計算出相應的指數(shù)預報結果，并且不會因為綜合計算而降低原來預報的準確度，能準確的反應當日各作業(yè)海區(qū)船只的適航情況（表2）。

海區(qū) 指數(shù) 出航時間（h） 能見度

（m） 溫度

（℃） 風速

（m/s） 濕度

（%） 雨量

（mm）

A區(qū) 優(yōu) 10 20000 25.23 10.19 90 0

B區(qū) 優(yōu) 10 20000 25.08 11.23 90.3 0

C區(qū) 一般 7 20000 24.7 11.37 91.9 0

E區(qū) 一般 4 20000 25 9.95 90.5 0.5

F區(qū) 差 4 18785 24.33 11.63 93 0

G區(qū) 差 1 6715 24.2 11.5 93 0

H區(qū) 差 0 - - - - -

表3 2017年7月1日各海區(qū)指數(shù)預報結果及各要素預報值

5、 結論與討論

（1）建立岱山休閑漁業(yè)指數(shù)預報模型和程序的研究方法和整體框架，確立了各主要因子對指數(shù)預報的關系及計算公式。并具有一定的可擴展性，后續(xù)對要素預報的最新研究成果可引入模型不斷優(yōu)化指數(shù)預報結果。

（2）指數(shù)預報模型能較好的描述各預報因子與適航指數(shù)之間的關系，不會因為綜合計算而降低預報的準確度，能準確的反應當日各作業(yè)海區(qū)船只的適航情況。

（3）指數(shù)預報模型只是定量的描述和反應各影響因子與船只適航指數(shù)的關系，綜合各個要素值計算出合理的結果。其準確率最終還是基于各個要素預報值的準確率，所以后續(xù)工作主要是針對各個主要影響因子的預報和數(shù)值釋用工作。

（4）在實際預報中，客觀的數(shù)值預報偶爾會出現(xiàn)較大偏差，考慮將客觀預報的穩(wěn)定性與主觀能動性相結合，利用預報員經(jīng)驗對影響系統(tǒng)和島嶼遮蔽效果進行人工過濾，可以進一步提高客觀預報的效果及降低實況出現(xiàn)災害性天氣的風險，增加船只出航時間，促進產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)增效。

【參考文獻】：

1 田光輝，陳匯林，許向春. 基于模糊綜合判別的森林火險等級預報研究.災害學，2013，28（3）：117-122.

2 馬瑞青，方漢杰等.模糊綜合評判方法在杭州西湖游湖指數(shù)預報中的應用，2003，24（4）：18-21.

3 羅曉玲，蘭曉波，李巖瑛等.人體舒適度指數(shù)預報體系研究.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，18（8）：59-62.

第一作者簡介：李駿（1990年2月-），男 ，漢，浙江舟山人，大學本科，助理工程師，從事網(wǎng)絡管理和裝備保障，預報業(yè)務工作。endprint