气象观测在伊犁州农业生产中的应用

秦兵帅

摘 要 农业是新疆伊犁州的重要产业，但由于特殊的地理位置，气候条件为农业生产带来了一定的阻碍。为促进气象数据在农业生产中的应用，阐述了气象观测在精准农业支撑、气候风险管理及作物规划与选育等方面的应用价值，指出了气象观测在伊犁州农业生产中存在的问题，包括观测网络密度较低、气候数据实时性不足等，并提出了相关解决路径，包括增设观测站点，提高监测密度；采用移动技术，提高数据实时性；引进先进的观测技术和设备；运用大数据和人工智能技术；针对农民开展气象知识培训。

关键词 气象观测；农业；数据；冰雹；新疆伊犁州

中图分类号：S163 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.24.028

新疆伊犁州是以农业为主的地区，但由于该地区气候条件特殊，冰雹灾害较为频繁，对农业生产造成了一定的影响。因此，如何有效利用气象观测数据来提高农业生产的稳定性和效益成了该地区农业发展的重要问题。气象观测数据可以提供关于温度、降水量、湿度等多种气象数据，在农业生产中有着广泛的应用。通过及时获取数据并进行分析，可以帮助农民科学地制订种植计划，合理选择农作物品种，及时采取防治措施，减少气象灾害对农业生产的危害。

1 气象观测在农业生产中的应用价值

1.1 精准农业支撑

气象观测提供的数据支持农业生产者作出更准确地播种、灌溉、施肥及收获时间选择。例如，温度、降水和湿度数据可以帮助决定播种的最佳时间，确保作物能在适宜的环境中生长，从而提高种植效益。而且收集的数据能预测特定气候下可能暴发的病虫害，从而帮助农业生产者在早期采取相应措施，如提前用药，进行防治，减少农作物的产量损失。特别是温和湿润的气候往往诱发某些病害，通过气象数据监测，能提前做好防范措施[1]。

精确的气候信息可以帮助农民在农田管理中实现资源的优化配置，如水资源的合理利用。灌溉系统可以根据气象数据确定土壤湿度需求，避免过度灌溉或水分不足，从而节省资源同时保证作物生长需要。通过实时监控气候条件，并与植物生长模型结合，能够精确地掌控作物的生长进度和质量，从而通过调整农业措施，如施肥、灌溉等，确保作物能够在最佳环境下生长，提高农作物产量和品质。

1.2 气候风险管理

气象观测能够协助农业生产者进行生产管理，降低特殊气候带来的风险。通过对气候条件的持续监测，可以提前预警如干旱、洪水、冰雹、风暴等自然灾害，使得农业生产者能够及时采取措施，如提早收获作物或转移财产，以避免或减少损失。除此之外，气象观测还对作物病虫害的预防与控制起到关键作用，远距离预测和监测病虫害风险，使得农业生产者能提前针对病虫害种类采取应对措施[2]。

1.3 作物规划与选育

气象观测提供的长期天气数据对于指导作物规划与选育工作极为重要。基于长期的气象记录，能够分析和评估特定地区的气候特征，进而指导作物的选育，选择最适合当地气候条件的作物种类和品种。例如，在降水量较少的干旱地区，选择耐旱作物种植，可有效缓解水资源紧张问题。同时，通过气候变化趋势分析，能够指导作物品种改良，增强其对极端天气的适应能力。

2 存在的问题

2.1 观测网络密度较低

伊犁州拥有丰富的水资源和良好的自然生态环境，是典型的农业区域。在这样的地理环境下，气象观测网络的密度直接影响到气象服务在农业生产中的应用效果。由于伊犁州地域辽阔，山地、丘陵和平原交错，气象观测网络建设相对困难，难以实现密集和均匀覆盖，使得一些关键区域的气象信息难以精确获得。这种情况在防雹工作中尤为突出，因为雹灾通常具有很强的局部性和突发性，气象观测站点分布稀疏导致无法提供快速和准确的雹情监测，从而影响雹灾预警的及时性和防范措施的实施效果。且由于观测网络密度低，伊犁州农业生产的气象服务往往难以提供小尺度、微气候区域的精细气象信息，在灌溉决策、病虫害防治、作物种植方案选择等方面的科学化水平也无法得到充分提升。因此，提高伊犁州气象观测网络的密度，是解决目前气象服务中存在问题的重要举措[3]。

2.2 气候数据实时性不足

气候数据指的是有关气温变化情况、湿度情况、天气情况等多种数据相结合的数据体系，保证其实时性有助于实现对气候变化的有效监控，从而为农业生产管理提供依据。气候数据的实时性在农业生产中极为关键，特别是对于伊犁州这样的农业区域，及时准确的气候数据对于抗旱、排涝、控温等至关重要。在突发的强降水或冰雹天气到来之前，如果无法获取实时的气候信息，将无法有效地组织防雹作业，造成作物损失。由于技术和投资的限制，目前伊犁州的气象数据传输和处理速度仍然存在不足。即便已建立的观测站点能够收集气象数据，但这些数据往往需要较长时间经由有线或无线网络传回数据中心，并且经过处理后才能够被使用者获取。这个过程产生的时间差，尤其在恶劣气象条件下，可能导致农业生产者无法及时获取和应用数据，从而错失了最佳防范和响应的时机。

2.3 观测技术和设备落后

虽然目前的气象观测技术已经比较成熟，可以对气温、湿度、风向、风速、雨量及气压等气象要素进行实时精准的监测，但在农业生产中，更需要知道的是作物生长过程中各种气象因子对其产量和品质的影响，这就需要对农田小气候、土壤湿度、日照时间、作物生长状况等进行详细观测。目前，伊犁州在此方面的观测设备配备和技术开发相对落后，往往不能提供精确的数据支撑。此外，伊犁州气象观测设备的更新换代速度相对较慢，甚至还在使用20世纪的设备。这使得数据的可靠性和准确性难以得到保障，对于气象观测的实时性和连续性造成了较大影响。尤其在智能农业、精准农业等新型农业模式中，需要更高效、更精准的气象观测设备和技术来满足生产需求。

2.4 大数据等技术应用不足

气象数据是典型的大数据，每天都会产生海量的数据，这些数据如果能够得到有效处理和利用，将极大地提高气象服务的质量和水平。然而，当前伊犁州大部分气象观测数据仅用于基本的天气预报和气象服务，对于数据深度挖掘和利用还相对滞后。人工智能技术的应用不足也制约了农业气象观测的发展。尽管一些地方已经开始尝试在预报、灾害预警等方面引入人工智能技术，但在农业生产上的应用还相对较少。而有效的农田气象观测和预测需要复杂的气象模型和算法，这些都极大地依赖人工智能技術。

2.5 农民气象知识不足

由于当地农业生产者对气象信息的理解和运用能力有限，多数情况下，气象服务提供的信息可能过于技术化，不够直观易懂，农业生产者难以将信息转化为实际的生产操作指南。需要通过培训和教育，提升农业生产者对于气象信息的认识和使用技能，以加强气象服务在农业生产中的实际效果。

3 有效路径

3.1 增设观测站点，提高监测密度

对于伊犁州而言，其具有多山地形和频繁的天气变化，因此在农业生产中增设气象观测站点、提高监测密度能够提供更精确的天气预报，减少自然灾害如雹灾带来的损失，对提高农作物产量和质量有直接影响。增设气象观测站点，需要对地形和气候特点进行深入研究。考虑到该地区特有的地形条件，观测站点的选址需要确保覆盖山区及农业种植区，保证在雨雪、冰雹等极端气象灾害发生时能够及时捕捉相关数据。站点之间的距离和分布要均匀，并尽可能增加设备布设数量提高监测密度，以便记录到具有代表性的气象信息，提供准确的天气预测和预警服务。观测站点的设施应包括雷达、自动气象站、卫星接收器等高精度仪器，确保雨雪、温度、湿度、风速等关键数据的实时收集。利用先进技术，如物联网和云计算，可以对收集到的大量数据进行有效管理和分析，实现即时数据上传和处理，支持实时监测和快速响应[4]。

为有效减少雹灾等自然灾害带来的损失，除了常规的气象观测，还应结合地面观测网络扩建防雹雷达系统，进一步提高监测密度。该系统能够提前监测到冰雹的形成和移动，通过分析气象数据，及时发布合理的防雹操作指南，为农业生产人员提供决策支持。还可通过提升信息传播效率进行服务优化，如建立专门的传播渠道和预警系统，确保农业生产者能够第一时间获得气象信息和操作建议，快速采取防范措施，如遮挡、喷洒保护剂等，以减小自然灾害对作物的影响。

3.2 采用移动技术，增强数据实时性

移动气象观测技术在农业生产中的应用价值体现在其快速、灵活的数据收集和处理能力方面，尤其适合伊犁州的自然环境。1）移动气象观测技术能够实时获取区域气象数据，最大限度地增加数据的实时性。伊犁州地广人稀，安装固定气象站点可能存在盲区，也较难快速覆盖整个区域。移动气象观测设备（如车载、航空器携带）能够遍访各个角落，确保减少甚至消灭监测死角，能够在气象变化的短时间内捕捉相关数据，对于捕捉突发性天气事件尤为关键。2）针对伊犁州防雹的特殊需求，移动气象观测设施可以搭载雹暴识别仪器，通过分析大气的热力结构和水汽分布，提前准确识别雹暴的生成和发展，进一步提高数据采集的时效性，从而为防雹作业提供精准的科学依据，采取针对性的防范措施，减少天气原因带来的农作物损失。3）移动气象观测技术还可用于精确农业气象服务。通过收集的高时空分辨率气象数据，可以辅助实施精准灌溉、施肥和作物管理等，根据植物生长需求和天气变化调整农业生产措施，提高农作物产量和质量，节约资源和成本。4）调整作物种植结构和时序也是移动气象观测技术的应用点。通过实时监测气候变化趋势，可为伊犁州农作物的种植结构提供指导，如选择更适宜当前和未来气候的作物品种，合理规划种植时间和方式，减少气象风险。

移动气象观测设备的部署和数据管理需要依托专业团队和系统，通过软件平台处理大量实时数据，提取关键信息，形成直观、易于理解的决策支持数据，为农业生产者提供科学指导。同时，通过先进的通信技术实时传播天气预警信息，保障农业生产者能够迅速响应，减少自然灾害损失。

3.3 引进先进的观测技术和设备

要引入和充分利用先进气象观测设备和技术，以提高气象服务水平。1）运用卫星遥感技术。通过卫星遥感，能够对大气中的水汽含量、云层变化和天气系统进行全面监测。可利用高分辨率的气象卫星数据，对作物生长状况进行动态跟踪，及时调整灌溉、施肥等农业生产措施，并提前预警不利天气条件出现的可能性。2）在主要农业区域布置密集的自动气象站网络，实时监测温度、湿度、风速、风向、降水量等气象要素。这些数据为精准农业提供了科学依据，特别是对于雹灾的防御工作，自动气象站可提前发出雹暴警报，启动防雹作业，如放飞防雹火箭等应急措施，以保护农作物不受灾害影响。3）引入雷达气象观测设备，如多普勒天气雷达，其对于短期天气现象，特别是对局部强对流天气诸如冰雹的监测和预报能力较强，因此对于雹灾频发的伊犁州来说作用很大。利用雷达监测系统，可对天气变化进行立体扫描，及时精准地捕捉到对流云团的生成和发展，为防雹决策提供科学依据。4）搭建本地化天气预报模型，在模型中融入伊犁州的地形、土壤、作物分布等具体因素，提高天气预报的准确度和可靠性。特别是在强对流天气预报方面，数值模型能够增强短期和中期天气预报能力，对防范天气灾害如冰雹有显著的效果。5）提倡地区内气象信息共享与农业信息系统的整合。通过搭建农业气象信息服务平台，将卫星遥感、地面观测、气象雷达和数值预报等数据融合在一起，为农业生产决策提供快速、准确的信息服务。农民通过移动端、互联网等即可获得相关的农业气象信息，从而科学安排农业生产活动[5]。

3.4 运用大数据和人工智能技术

大数据技术可以通过收集和分析来自不同气象站的海量数据，立體构建伊犁州的气象模型。通过实时监测温度、湿度、风速、风向等多个参数，构建的模型能够为农业生产提供有价值的参考信息。在防雹系统中，大数据技术结合卫星监测和地面观测，可以实现对冰雹生成和运动规律的快速识别与预测。人工智能技术在对气象数据的分析与应用方面扮演着重要角色。借助机器学习算法，人工智能从历史气象数据中发现规律，对未来的天气变化给出更加精准的预报。特别是对于伊犁州的雷雨和冰雹天气，人工智能可以帮助预测其发生时间和影响范围，为农作物避险提供重要支持。例如，人工智能通过深度学习技术处理雷达和卫星数据，对雷暴的形成、演变进行实时监测和分析，进而对高危险天气发出预警。这种技术不但能提高预警的准确性和实时性，还可以与地面防雷网和雹炮等防灾减灾措施相结合，从而减少由于天气灾害带来的农业损失。另外，通过人工智能平台，能够及时向农业生产者推送个性化的气象服务信息，如灌溉指南、施肥建议、病虫害防治时机等，帮助农业生产者根据天气变化做出科学决策，提高农业生产效率和作物产量。

综合利用大数据与人工智能技术，不仅能够增强伊犁州农业生产中气象信息的实时性和准确性，更能够在雹灾预防和应对方面发挥积极作用，降低自然灾害对农业生产的影响，保障该区域的农业安全，对于推动地区农业现代化、实现农业生产的可持续发展具有深远影响。

3.5 针对农业生产者开展气象知识培训

气象观测对农业生产至关重要。1）针对伊犁州农业生产者的实际需求，气象知识培训应该重点关注雹灾预防与农业气象灾害应对技能。通过地方气象部门组织的专项培训課程，系统地讲解雹灾形成的天气条件、判别预兆的方法及相应的防御措施。2）强化实践操作培训，采取田间实地演示的方式，向农业生产者展示正确使用各种防灾工具、材料的方法。同时，安排专业技术人员开展气象知识普及讲解，确保培训内容贴近实际生产需求，易于农业生产者理解。3）建立农业气象服务系统，定期为农民提供针对性气象信息。特别是在作物的播种、生长、灌溉、施肥、防病及收获等关键时期，提供详细的天气预报及温馨提示，让农业生产者基于精准信息做出相应的农业操作决策。4）组织气象部门和农技部门联合研讨，结合伊犁州具体气候特点和农业生产实际，编制发放《农民气象手册》《防雹备忘录》等相关手册，让农业生产者随时查阅相关气象知识和操作指南。5）利用现代信息技术建立气象信息服务平台，让农业生产者通过手机APP、微信公众号等即时接收气象预警和防灾减灾指导，从而快速采取行动应对可能出现的恶劣天气。

4 结语

气象观测技术在伊犁州的农业生产中具有广泛的应用前景。通过精确、及时地获取气象数据，可以准确预测天气变化，为科学制订种植计划提供支持，帮助选择适应当地气候条件的农作物品种，以及采取针对性的防灾减灾措施，最终提高农业生产的稳定性和效益。今后，在气象观测技术的应用方面，需要加强气象观测站点建设，提高数据采集和传输的精度和及时性，并不断完善气象观测技术，以更好地支持伊犁州的农业发展。

参考文献：

[1] 张全军，宏观，吴东丽，等.中国农业气象观测业务的发展及未来展望[J].中国农业气象，2023，

44（8）：735-749.

[2] 吴继芳.地面气象观测在现代农业生产中的应用及对策[J].农业开发与装备，2023（7）：89-91.

[3] 高倩.农业防灾抗灾理念下气象综合观测体系的完善路径[J].安徽农学通报，2023，29（11）：136-138.

[4] 高倩.综合气象观测在当代农业生产中的研究与应用[J].安徽农学通报，2023，29（10）：132-135.

[5] 张卓珺.农业气象服务中综合气象观测能力建设及提升策略[J].南方农机，2023，54（8）：88-90.

（责任编辑：刘宁宁）