利用地温与气温预报开春日期

陈聪 陈英

(椒江区气象局，浙江台州318000)

0 引言

开春日期通常是指候平均气温稳定通过10℃的初日。日平均气温≥10℃是一般喜温作物生长的起点温度，也是喜凉作物迅速生长、多年生作物开始较大速度积累干物质所需的温度。目前，长期天气预报仍以统计方法为主，随着气象资料的逐步积累，近年来大部分预报方法和经验公式经过反复修正和完善，长期天气预报取得明显的进展，但对于春播期的天气趋势和开春日期的预报研究仍基本停留在70，80年代，已缺乏指导性，而近年来则较少有此方面的研究。在全球变暖的背景下，开春日期已发生了明显的变化，如郭瑞鸽等［1］通过研究发现，江西省1991—2009年10℃初日呈明显提前的趋势。因此，本文的研究对早稻播种等农事活动具有重要的指导意义。

1 资料来源

本文使用的资料为洪家国家基准气候站1981—2010年气象资料。

2 定性预报

地温是衡量地表土壤热能的物理量，其变化比气温变化更具有保守性和滞后性［2］。李玉柱等［3］的研究指出:土壤深处存在自身热量的四季变化，无论是太阳辐射的影响还是地球内部自身的热流变化，在经过一段时间后，都必然会对大气中天气气候变化产生反馈作用。同时，深层地温的时空演变有较好的稳定性，与大气环流之间有很好的相互对应关系，因此，本文拟采用前期地温资料作为开春日期的定性预报指标。

在所有地温因子中，前一年11月160 cm的地温与开春日期相关极显著(相关系数－0.528，p＜0.01)。从表1可知，若前一年11月160 cm平均地温≥21.5℃，则开春日期出现在3月17日前;反之，若前一年11月160 cm平均地温＜21.5℃，则开春日期在3月18日后。历史概括率为23/29=79%。

3 定量预报

利用前期气温资料做定量预报。

上述的相关，只能做出定性的预报。为了调整能做出定量预报，在上述的基础上，将资料分为两组:前一年11月160 cm平均地温≥21.5℃和＜21.5℃年份的开春日期各为一组(开春日期做数据处理，以2月28日为0，2月27日为－1，3月1日为1，以此类推，下文中预报结果Y亦同此)，并与相应年份的气温因子进行相关分析，选出与之相关较好的因子，用逐步回归法，分别建立回归方程。

3.1 当前一年11月160 cm平均地温≥21.5℃

时开春日期预报方程

(1)式中Y为当年开春日期;X1为前一年12月上旬极端最高气温;X2为前一年11月上旬极端最低气温;X3为前一年4月中旬极端最低气温。

该方程的复相关系数 R=0.908，R2=0.824，F=15.627 ＞ F0.01，通过 F 显著性检验，故方程(1)回归关系显著。

表1 椒江1982—2010年开春日期和前一年11月160cm平均地温

3.2 当前一年11月160 cm平均地温＜21.5℃

时开春日期预报方程

(2)式中Y为当年开春日期;X1为前一年9月中旬极端最低气温;X2为前一年11月上旬极端最低气温;X3为前一年9月上旬平均气温;X4为前一年5月下旬极端最低气温。

该方程的复相关系数 R=0.947，R2=0.897，F=21.668 ＞ F0.01，通过 F 显著性检验，故方程(2)回归关系显著。

以方程(1)和(2)回代预报，模拟结果见表2。根据方程所允许的误差，若以实况出现在(－5≤Y≤5)之间评定为正确，从表2中可以看出，预报方程(1)的历史拟合率为12/14=86%，预报方程(2)的历史拟合率为14/15=93%。其中，1987，1996，2010年开春日期都出现在4月11日之后，预报结果均在4月12 日;1990，1997，2001，2002，2004，2008，2009年开春日期都出现在3月10日之前，预报结果均在3月13日之前(只1984年预报误差较大)。

表2 椒江1982—2010年开春日期模拟值及其精度

4 预报检验

2011年设为预报检验年，由于2010年11月160 cm地温21.0℃，定性预报开春日期在3月18日后;再利用预报方程(2)，预报2011年开春日期为3月19日，2011年实际开春日期为3月24日，预报误差为5 d。定性、定量预报均较为准确。

5 结语

(1)本文的预报方法基本采用逐步回归法，以前一年11月的160 cm地温作为前提条件对长序列进行分离，避免了在显著因子选择上存在的误差。

(2)通过前面应用检验可知，利用该方法制作开春日期定性、定量预报皆较准确，尤其是定量预报误差率多在5 d以内，效果较显著，而对于开春日期明显偏早或明显偏晚的年份该方程也具有较好预报能力，对春播育秧期天气预测有很好的应用价值。因此，其结果可以应用到实际预报业务工作中，可作为预报员发布预报的一个参考工具。

(3)不足之处:由于洪家国家基准气候站自1981年开始观测深层地温，因此，本文仅选用了近30 a的气温与地温资料做分析，可能会影响预报精度。

［1］ 郭瑞鸽，刘寿东，杜筱玲.江西气温稳定通过10℃初日变化及其对双季早稻物候期的影响［J］.中国农业气象，2011，32(1):12 －16.

［2］ 姚正兰，李勇.深层地温在短期气候预测中的应用［J］.贵州气象，2004，28(3):9 －14.

［3］ 李玉柱，许炳南.贵州短期气候预测技术［M］.北京:气象出版社，2001.

［4］ 施能.气象统计预报中的多元分析方法［M］.北京:气象出版社，1992.