油菜花期物候主要限制因子分析及预报模型的构建

以油菜开花开始时间(即始花期)为研究对象,利用1980—2016年江苏省油菜发育期观测资料和同步气象数据,分析油菜始花期的时空变化趋势。结合油菜生理特性,筛选与油菜始花期显著相关的气象因子。以高淳站为例,采用通径分析明确各气象因子对油菜始花期的作用并评估因子敏感性,最后构建油菜始花期的回归预报模型。结果表明:在气候变化背景下江苏地区油菜始花期呈逐年提前趋势,淮河以南地区平均提前3 d以上;上年日平均气温稳定通过0℃终日(X_1)、当年日平均气温稳定通过5℃初日(X_2)、现蕾至开花前时段内分别大于0℃、5℃和10℃的有效积温(X_1、X_4和X_5)、最低气温分别小于0和5℃的日数(X_6和X_7)及平均最低气温(X_8)等8个因子与油菜始花期相关性达极显著水平;其中2月上旬至3月上旬的平均最低气温(X_8)、日最低气温小于5℃日数(X_7)、大于5℃有效积温(X_4)对油菜始花期的直接影响位列8个因子的前三位,且这3个因子两两共同对油菜始花期的相对影响程度也排在各因子对回归方程R~2总贡献率的前三位;其余5个因子直接效应普遍小于间接效应,且它们主要通过X_4、X_7、X_8对油菜始花期产生影响,而X_4、X_7、X_8也通过这5个因子产生一定影响;去掉任何一个因子,都会引起其他某些因子对油菜始花期的直接、间接作用发生变化;基于这8个因子构建的回归模型可解释68.48%的油菜始花期变化,并具有区域适用性。因此,就江苏地区而言,光照和降水对油菜开花早晚影响较小,热量条件才是江苏油菜开花早晚的主要限制因子,所构建的始花期预报模型可较好反映油菜开花时间早晚与相关热量因子变化的规律。     

莎车1991—2013年春季首日变化特征及其对果树花期的影响

利用莎车县气象局1990—2013年地面气象观测资料和莎车农业气象试验站1992—2013年杏、苹果、桃、梨、沙枣、巴旦姆花期观测资料,分析莎车春季首日变化特征及对果树花期的影响。结果表明：莎车春季首日平均为3月21日,2000年出现突变性提前,春季首日与3月及3月各旬平均气温呈极显著相关,与年平均气温、1月中旬及2月下旬平均气温呈显著相关;3—5月果树陆续进入花期,杏（巴旦姆）花期最早、梨（桃、苹果）花期次之、沙枣花期最晚。杏、梨、沙枣花期持续时间年际差异较大,但均呈现增多趋势,其中杏突增年份与春季首日突变年份基本一致,梨、沙枣偏晚3～5年;果树开花始期、开花盛期、开花末期与春季首日的差值变化基本一致,其中开花始期与春季首日相关性最好,杏花期与春季首日最接近;采用偏最小二乘法建立杏、梨、沙枣等3种代表性果树开花始期回归预报模型,经历史拟合和2011—2013年检验, 模型可以较好的模拟和预报杏、梨、沙枣开花始期。     

梨树始花期预报

基于丰县1984—2009年气温、日照和降水量资料,分析越冬期不同时段的气象因子对梨树始花期的影响。结果表明:①后期因子影响大,前期相对较小;②温度、日照因子影响大,降水因子影响较小。越冬期温度水平高,光照充足,梨树始花期就偏早,反之始花期就偏晚;在上年12月至当年1月,除12月下旬外,最高气温偏高,影响梨树休眠期的需冷量积累,开花就越晚,最高气温偏低,需冷量的积累充足,有利于解除梨树休眠,开花就越早。采用逐步回归方法,利用SPSS软件,建立了梨树始花期预报模型,模型拟合效果较好,预报准确率满足业务要求,及时为政府和果农提供准确的始花期预报。     

金川县雪梨始花期预报模型研究

为了研究气象要素对雪梨始花期的影响,并对雪梨始花期做出准确预报,利用2008—2017年金川县雪梨始花期物候资料和地面气象观测资料,对影响雪梨始花期的气象因子进行分析。结果显示:气温影响显著,日照次之,降水微弱;气温对雪梨始花期显著影响时段主要体现在冬末2月,2月平均气温≥10℃的天数和2月下旬平均气温对雪梨始花期早晚起主导作用,2月≥10℃的天数越多,2月下旬平均气温越高,雪梨始花期越早,反之相对较晚。应用SPSS软件,采用逐步回归分析法建立了雪梨始花期预测模型,模型拟合效果较好。所建模型预报准确率能满足业务要求,及时为政府和旅游部门提供准确的始花期预报。     

基于ForcTT模型的牡丹始花期预测

选取山东菏泽市1981—2010年的牡丹始花期资料和气象资料,应用气候倾向率和Mann Kendall突变法等统计分析法探讨了牡丹始花期与气象条件的关系,利用ForcTT模型模拟了牡丹的始花期。结果表明：①随着气候变暖,菏泽牡丹始花期以4.4 d/10a的趋势逐年提前,并在1996年发生了一次突变。1981—1996年牡丹始花期主要集中在4月下旬,处于偏晚时期,1997—2010年始花期主要集中在4月中旬,有所提前。②牡丹花期发生的早晚主要受牡丹开花前1个月（3月）平均气温的影响,而且牡丹始花期和3月份平均气温的突变节点一致,其次是2月平均气温的影响,3月仅日照时数对牡丹花期有一定的影响,降水对牡丹花期无明显影响。③采用ForcTT模型预测牡丹的开花期时,最佳的开始日期为2月1日,最佳的基础温度为1 ℃时,平均误差为1.29天,最小偏差为1.73天,而当开始日期为2月1日,基础温度为3 ℃时的平均偏差和最小偏差均在2天之内,也再次验证了2月和3月的气温对牡丹始花期的影响较大。     

粤中地区木本植物春季物候特征及其对气候变化的响应

根据1982-2012年高要气象站自然物候和气象观测资料,利用线性回归、相关分析等方法研究了近30 a来粤中地区木本植物木棉、苦楝春季物候特征及其对气候变化的响应。结果表明,粤中地区木本植物春季物候期总体呈提前趋势,苦楝展叶始期、开花盛期平均每年提前0.4 d和0.8 d,木棉开花盛期、展叶始期平均每年提前0.8 d和1.1 d。冬季平均气温、春季平均气温、年平均气温以及前期≥10℃积温均与苦楝、木棉展叶始期、开花盛期呈显著负相关,其中,2-3月平均气温对苦楝、木棉春季物候期的影响最为显著,高要市2-3月平均气温上升1℃,苦楝展叶始期、开花盛期分别提前5.4 d和6.9 d,木棉开花盛期、展叶始期分别提前6.6 d和8.0 d。物候期特征可作为评估区域气候变化的一个衡量指标,为当地生态系统保护、新物种引进、农时预报和农林业发展等提供参考。     

沪渝高速(三岔口大桥)路面温度特征及模型研究

利用沪渝高速公路恩施-宜昌路段恩施附近的三岔口大桥(海拔708 m)自动站监测2013年6—8月(夏季)及2013年12月至2014年2月(冬季)逐日逐时次气象要素资料,统计分析夏季、冬季路面温度与气温的变化特征及路面温度与气象因子的关系,基于逐步引入因子线性回归分析方法建立路面温度统计模型,并对模型的预报效果进行实验研究。结果表明:夏季路面最高温度受多种气象要素的影响,与日最高气温、日平均气温、前一日路面最高温度、前一日路面平均温度呈正相关,与相对湿度、24 h累计降水呈负相关。冬季路面最低温度与最低气温呈显著性相关。通过模型的效果实验,发现夏季路面最高温度用日最高气温、日最小相对湿度及前一天物理量建立的模型预报结果与实况的变化趋势最为接近;冬季路面最低温度用日最低气温、日最小相对湿度、日平均风速及前一天物理量建立的模型预报结果与实况的变化趋势最为接近。     

黄土高原干旱山地花椒生长的气象条件分析

应用1998~2007年秦安县花椒树物候、产量资料及1961~2007年气象资料,运用统计学方法计算分析,得出影响秦安花椒生长的主要气象因子: 冬季平均最低气温,开花盛期的气温日较差、降水、日照时数,落花期和果实膨大期的平均最低气温,成熟期前期的极端最高气温、降水量,成熟期后期的日平均最高气温及日平均气温.花椒主要灾害是冻害和干旱.2000年以来初春冻害和7月干旱频率增多,花椒种植风险及不确定因素增多,应加强品种培育、土壤条件、栽培管理措施.     

新源县杏花始花期气象预报研究

为了更准确地提供杏花始花期的预报，利用新源县1996—2020年的始花期观测数据以及同期气象资料，统计分析关键影响因子，建立预报模式。结果表明：新源县杏花始花期平均出现在4月5日，最早最晚始花期相差28 d，近22a来始花期提前约4 d。始花期前的气温、日照、0℃积温等对始花期有明显影响，采用逐步回归方法，得到了新源县杏花始花期的预报模型,回代检验中始花期预报值与实际值相差0~2d的准确率达到63.6%，相差3 d的准确率为27.2%，2018—2020年的试报服务预测值与实际值之间相差分别2 d、1 d、3 d，可为花期专题气象服务提供理论参考。     

基于气温订正的北京山桃花花期预测改进

基于北京市丰台区气象站2009—2018年地面观测资料和2020、2021年3月丰台区预报资料,配合气温精细化订正,应用SW物候模型,对2020年、2021年北京丰台区北宫森林公园、千灵山风景区山桃花始花期进行了预测试验。试验结果表明:提前10 d预测的结果和自然条件下的实况值偏差为1~2 d,提前一周左右可较为准确地预测山桃花始花期。结合气象因子对前期气温预报值进行精细化订正,可提高SW物候模型用于观赏植物观赏期预测的适用性,得到较为准确的花期预测值,并可在花期观赏相关的旅游气象服务业务中进行推广应用。     

SW物候模型在北京樱花始花期预测中的应用

基于海淀气象站1981—2012年逐日平均气温资料和2014年3月逐日平均气温滚动预报资料,应用SW物候模型,进行了2014年北京玉渊潭公园杭州早樱始花期的预测试验,取得了较好的效果。试验结果表明:应用SW模型预测2014年杭州早樱的始花期,提前10天预测的结果(始花期为3月27日)和自然条件下的实况值偏差为3~4天,提前一周左右预测的结果(始花期为3月25日)和自然条件下的实况值,偏差为1~2天。研究结果进一步验证了SW物候模型用于观赏植物观赏期预测的适用性较高,可进行更广泛的业务试用。     

成都市秋桂开花早晚的气象影响因子分析

基于成都市2004—2017年桂花物候观测与气象资料,运用相关分析法和因子分析法开展成都市秋桂花前四周气象因子研究,结果表明:①开花期与花前第1周平均最低气温、降水量呈负相关,花前1周日最低气温高,降雨充沛则利于加快秋桂开花进程。②采用因子分析法提取了温光主成分、降雨主成分,温光主成分与秋桂开花期关系最为密切,温度对秋桂开花起主导作用。③运用第1主成分与第2主成分的方差贡献率建立了花期综合评价得分模型,花前第4周(7月下旬至8月中旬)是影响秋桂开花的重要影响周期,同时是秋桂花芽分化完成的重要时期,花芽分化完成的早晚可影响秋桂开花的早晚。相关分析法和因子分析法两种方法综合运用可以更好地反映气象因子之间的相互关系,揭示气象因子对秋桂开花的影响规律,为成都市秋桂花期气象服务提供了科技支撑。     

菏泽冬季日光温室内最低气温预测方法的对比研究

利用2012/2013年冬季菏泽巨野日光温室内外的逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、日照时数和最大风速等气象观测资料,采用相关分析法确定了影响温室内最低气温的关键气象因子,采用逐步回归法和主成分分析法分别建立温室内最低气温预报模型,并用2013/2014年冬季的气象数据检验评价两种预报模型的差异。结果表明:(1)温室内最低气温与当天温室内外及前1 d温室内外的气温、相对湿度、日照时数等相关性比较显著。(2)两种方法建立的预报模型均通过了α=0.01的显著性检验,逐步回归法所建预报模型得到的整个冬季预测值与实测值的相关系数为0.82,平均绝对误差仅为0.9℃,平均相对误差仅为9%;而主成分分析法所建的预报模型得到的整个冬季预测值与实测值的相关系数为0.58,平均绝对误差为1.8℃,平均相对误差为15%。由此表明,用逐步回归法所建的温室内最低气温预报模型的准确度高于主成分分析法,可满足预测冬季温室内最低气温的业务需求。     

BP神经网络在油菜花期预报中的应用

建立花期预报模型,发布观赏性植物的精准花期预报,为旅游活动提供重要参考依据,已经成为气象服务领域一个新的发展方向。为了解高淳旅游区油菜花期的变化规律,探索其预报方法,指导高淳油菜花节旅游活动,根据1985—2010年高淳站日最高气温、日最低气温、日平均气温、日降水量、日日照时数、日平均5 cm地温、日平均相对湿度和日小型蒸发量等气象观测数据,利用主成分分析法,得到其与油菜花期相关系数较大的3个主成分,即温度因子、天气因子和辐射因子,以此为输入因子,建立基于BP神经网络的油菜花期预报模型,探讨BP神经网络在花期预报领域的应用。结果表明,传统的有效积温方法预报结果与实际开花期平均相差4.25天,BP神经网络方法预报结果与实际开花期平均相差1.5天,与有效积温预报油菜花期的方法相比,BP神经网络技术具有预测结果准确率高和操作简单等特点,在花期预报领域具有广阔的应用前景。     

荒漠区3种木本植物开花期对气候变化的响应

选择生长在荒漠区的腾格里沙漠东缘的小叶杨、旱柳和榆树3种木本植物,利用内蒙古孪井滩气象站2002—2018年木本植物观测资料和1989—2018年30a气象资料,应用数理统计方法,分析3种木本植物花期与气象因子之间的关系。结果表明:孪井滩1989—2018年间年平均气温8.96℃,气候变化倾向率0.405℃·(10a)~(-1),降水量和日照时数的波动范围分别是63.3～288.0mm、2771～3244h,日照时数平均每10a增加157.4h。小叶杨、旱柳和榆树开花始期受气温影响较为明显,降水量和日照时数影响较弱,与当年前期各月气温的相关性为负相关。为了能够采用客观的方法提前预估小叶杨、榆树和旱柳3种木本植物开花始期,采用回归分析方法建立了3种木本植物开花始期日序与当年3月平均气温的线性回归方程。     

积温对比法在鸭梨始花期预报中的应用

利用2012—2018年鸭梨花芽发育实景观测照片,精准判定每个鸭梨花芽发育物候期节点发生时间,以此为依据统计鸭梨花芽每个发育物候期的气象要素数据,以物候期为单位分析气象影响因子对花芽发育过程的影响。研究表明:温度在鸭梨花芽发育各阶段起主导作用,筛选出鸭梨花芽萌发到始花、开绽到始花、露蕾到始花3个时段日平均气温≥0℃活动积温和≥3℃有效积温,作为制作鸭梨始花期预报的积温指标计算鸭梨开花日期,得到"积温对比预报法";经2016—2018年应用检验:预报时效10～12d时预报结果与鸭梨开花实况误差在1～2d以内,预报时效7d时预报结果与鸭梨开花实况完全吻合。本研究克服了传统植物花期预报研究因花前物候资料匮乏、不能进行花前发育期分析的缺陷,并把"中长期天气预报产品"引入了花期预报方法的使用,为植物花期预报研究方法提供了新思路。     

包头市不同路面温度变化特征及预报模型研究

利用包头试验场2016年12月—2018年12月沥青、水泥、地砖、砂石路面温度、气温观测和同期气象站实况资料,统计分析了不同季节、不同天气状况下各种路面温度和气温的日变化特征,以及不同路面温度与气象因子的关系,采用逐步回归统计方法建立了不同季节不同路面温度预报模型并进行检验。结果表明,不同路面温度的日变化与季节和天空状况有密切关系,路面温度与平均气温、最高气温、最低气温呈显著正相关;与相对湿度呈负相关。基于不同路面温度预报方程的检验结果得出,预报准确率在82%～94%,相关系数在0.86～0.96,模型应用于路面温度预报业务。     

新疆吐鲁番市1952～2012年气温变化特征及城市化影响

利用吐鲁番气象站1952 ～2012 年逐月平均气温和平均最高、最低气温,逐日最高、最低气温以及高温、低温日数资料,采用线性回归、9 a 滑动平均方法,研究吐鲁番市近61 a 气温变化趋势,对比了吐鲁番东坎农试站1981 ～2012 年逐月平均最高、最低气温资料,分析近32 a 城市化进程对吐鲁番市气温的影响.结果表明：吐鲁番市除夏季平均气温、冬季极端最高气温呈下降趋势外,其余均呈不同程度上升趋势,其中尤以冬季极端最低气温和平均最低气温增加最为显著,且气温增加趋势夏季均低于冬季;高温日以1. 3 d/10 a 速率增加,而低温日以4. 8 d/10 a 速率减少;城市化进程对温度的影响具有季节变化和日变化特点.冬季温度差大于其他季节,最低温度温差明显大于最高温度温差.     

渭北地区苹果花期推迟气温特征分析

采用渭北优势苹果种植区8县（区）2008—2010年的苹果始花期观测资料和月平均气温、积温资料与2011年相应资料对比分析,建立始花期预测模型。结果显示：2011年苹果始花期明显推迟,花期低温冻害风险降低。花期推迟主要受前期气温、积温影响,3月气温偏低起决定性作用。前一年12月到当年2月负积温绝对值与始花期呈正相关,前一年12月到当年4月上旬≥0o C积温、3月上旬到4月上旬≥10 o C积温与始花期均呈反相关。当3月平均气温小于7 o C,始花期在4月12日以后;3月平均气温大于7 o C,则始花期在4月12日或之前;3月平均气温每偏低1 o C,始花期推迟1～2d。     

巴楚县冬小麦生育期气温变化及其对小麦产量的影响

利用新疆巴楚气象站1984—2013年逐日气象资料,运用线性回归、趋势系数、异常度、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了巴楚县多时间尺度气温的变化特征对冬小麦生长发育和产量的影响。结果表明:近30 a巴楚县冬季、春季平均气温均呈上升趋势,其中春季平均气温上升趋势显著,并于1998年发生了增暖性突变;寒冷日和酷冷日数均呈减少趋势,其中寒冷日数在1996年发生了减少性突变;稳定通过0℃界限温度的初日表现为提前、终日表现为推迟,持续日数则相应表现为增加趋势;日最高气温≥30℃日数呈增加趋势;冬小麦生长季内前期气温偏低,后期气温偏高是影响小麦产量的主要气候因子,其中抽穗、开花期的平均气温与小麦产量显著相关。