栾川日光温室冬季气温预报模式研究

杨建章 杨阳

摘要利用栾川县祥王种植专业合作社冬季日光温室内外气温监测数据及相应气象资料，采用一元回归分析法建立冬季日光温室气温预测模型，并与实际值进行对比。结果表明，温室内外气温存在显著相关性，且表现为不同天气下室内外最低气温相关性较最高气温显著；利用一元回归分析法建立的气温预测模型，晴天和阴天下预报质量高，效果明显，而在多云天气条件下，预测值与实际值存在差异，但仍有一定的参考价值。

关键词日光温室；冬季气温；一元回归分析；预报模型

中图分类号S165文献标识码A文章编号0517-6611（2017）30-0169-04

AbstractUsing the internal and external temperature monitoring data and corresponding meteorological data of winter sunlight greenhouse in Luanchuan County， the temperature prediction model of winter sunlight greenhouse was established by using the single regression analysis method， and compared with the actual value.The results showed that there was a significant correlation between the temperature inside and outside the greenhouse， and the correlation between the minimum temperature of inside and outside the greenhouse was higher than that of the maximum temperature.The weather forecast model established by the single regression analysis method was high quality and obvious effect in sunny and overcast.In the cloudy weather conditions， the predicted value and the actual value were different， but there was still some reference value.

Key wordsSunlight greenhouse；Winter temperature；Single regression analysis；Prediction model

隨着国家惠农政策对农民合作社等新型农业经营主体支持力度的加强，设施农业得以迅猛发展。近年来极端天气事件明显增多，尤其是冬季寒潮天气出现频繁，低温冷（冻）害成为威胁设施农业生产和种植效益的主要气象灾害；同时在设施农业发展过程中，也存在着生产管理措施粗放、专业气象服务不够精准等方面的短板。由于设施农业对专业气象服务的依赖性越来越强，开展精细化设施农业气象预报服务已成为气象工作的一个重要部分。

栾川县地处豫西山区，海拔较高，独特的地形使得该地区气候环境异于其他地区。该地区每年冬季都会出现低温寒潮天气，不仅对设施农业造成危害，还给种植户造成严重经济损失。开展精细化、有针对性的专业气象服务，是气象工作目前亟待解决的一个难题；特别是针对日光温室冬季室内气温预报，缺乏相应的技术支持。因此开展冬季日光温室温度预报技术的相关研究，是精细化气象为农服务的一个重要课题。

我国针对日光温室温度预报的研究始于20世纪80年代，前人已从不同方面对日光温室小气候变化进行了研究[1-6]。如赵统利等[6]对晴天、多云、雨天及雪天4种典型天气条件下温室内外温度、光强等主要环境因子的日变化规律及其内在关系进行了探索；张索铁等[7]运用温室内外温度相关性建立了最低温度预报模式。这些研究成果对当地设施农业的发展起到了积极的推动作用，但由于日光温室在类型、结构材料、管理以及气候方面存在着一定差异，造成不同地区日光温室内外温度相关性存在较大差异。因此掌握栾川冬季日光温室气温变化规律，开展日光温室精细化温度预报技术研究非常必要。

笔者根据栾川日光温室的具体特点，采用回归分析法建立冬季日光温室气温预报模型，开展冬季日光温室气温预报技术研究。

1资料与方法

选取栾川县祥王种植专业合作社的日光温室作为研究对象，开展日光温室冬季最低、最高气温预报技术研究。该合作社日光温室位于栾川县陶湾镇鱼库沟口（111° 29′E、33°49′N），海拔838.0 m，占地2 hm2，共有17个日光温室，呈东西走向排列，面南背北；日光温室间距3 m，长60 m，宽8 m，脊高3.5 m，后墙高2.5 m，后坡面宽1.2 m，后墙及东西山墙为红砖加层墙，厚度0.65 m，砖墙中间填充保温沙；棚膜为长寿无滴膜，外层为保温毡，冬季早晚人工收放保温毡；两端山墙设有通风口，供温室通风换气。棚内培育名贵中药材幼苗及其他稀有园林苗圃。

为开展日光温室冬季温度预报技术研究，2014年秋季在日光温室5号棚内安装一套百叶箱，箱内安装干湿球温度表和最高、最低温度表。通过对日光温室最高、最低温度进行逐日连续人工观测，获取相应气温资料；室外最高、最低气温数据选自栾川县气象局同期大气温度观测资料。

据栾川县多年气象资料统计分析可知，每年10月中、下旬出现初霜，最低气温接近0 ℃，次年4月气温稳定通过0 ℃。日光温室每年都是11月—次年3月（也有特殊天气条件下需要提前或推迟）下午日落前在温室上遮盖保温毡，次日日出后收起保温毡，以起到晚上遮盖保暖、白天接收阳光的作用。故选取2014年11月—2015年2月和2015年11月—2016年2月温室内外最低、最高气温资料，剔除异常数据，进行相关性分析，并采用一元回归分析法建立日光温室气温预报模型。根据每天的天气实况，结合县气象局该日的日照记录，按照日照百分率0≤S≤20%、20%

2结果与分析

2.1温室内外温度的相关性分析

将对应时段的2014年11月—2015年2月和2015年11月—2016年2月气象局大气观测最低、最高气温数据作为自变量，日光温室内的最低、最高气温人工观测资料作为因变量，对晴天、多云和阴天3个不同天气状况下的观测数据分别进行相关性分析，确定温室内外最低、最高气温的相关性。

从图1可看出，多数日期日光温室昼夜气温变化幅度比室外大，昼夜温差随天气状况变化而异，晴天较大、多云天气次之、阴天较小；室内外气温呈现一定的线性关系，且最低气温之间的相关性比最高气温更显著；阴天、晴天室内外气温相关性均比多云天气的更显著。

2.2预报模型的建立

由于温室内外气温存在明显的线性关系，利用一元回归分析方法分别建立不同天气（晴天、多云、阴天）最高、最低气温预报模型，求出模型的各个参数，计算出回归方程的复相关系数。通过验证分析可知，这些方程均通过了α=0.05的显著性检验（表1）。表明温室内外气温存在显著的相关性，由于最低气温出现在夜间，夜间受其他因素影响小，因此温室内外最低气温相关性更强。

2.3预报质量统计分析

根据预报模型，对2016年11月—2017年2月（50个阴天、27个多云、43个晴天）日光温室最低、最高气温进行预报检验。结果发现（表2～5），阴天温室最低、最高气温预报的平均绝对误差分别为0.9和1.5 ℃，误差≤2.0 ℃以内的准确率分别为92%和80%；晴天预报的平均绝对误差分别为1.3和1.7 ℃，误差≤2.0 ℃以内的准确率分别为89%和73%；多云天气预报的平均绝对误差分别为1.4和1.9 ℃，误差≤2.0 ℃以内的准确率分别为67%和56%。

由表5可知，温室最低气温预报准确率高于最高气温准确率，尤其是阴天和晴天最低气温预报准确率较高，误差很小。分析原因是由于阴天和晴天天气状况相对较为稳定，白天升温时间、升温幅度及日落后的降温时间和降温幅度相对来说有一定的规律性；而多云天气温室最高气温预报误差较大，这很可能与按日照百分率划分晴天、多云和阴天有关。将日照百分率20%2.4预报服务效果分析

从2016年11月开始，栾川县气象局运用该预报模型对祥王种植专业合作社开展日光温室冬季气温预报服务。如2016年11月22—24日大雪寒潮降温天气过程，气象局根据天气形势分析，利用预报模型制作日光温室最低气温预报，并提前12 h通过手机短信发布温室最低温度预报信息和寒潮天气预警信息。该合作社根据预报信息，提前采取有效防护措施，有效避免了低温寒潮天氣造成的损失。

3结论与讨论

（1）日光温室冬季气温预报模型使用方便快捷，在阴天和晴天下预报质量高，效果好；在多云天气时，尽管效果不太理想，但也有一定的参考价值。

（2）该研究使用2个冬季的观测资料，时间跨度较短，资料较少；后期需要通过长期观测资料的积累，不断改进和完善预报模型，进一步提高日光温室冬季气温预报的准度率。

（3）目前只开展了该合作社日光温室气温观测资料的积累，建立了针对该日光温室的冬季气温预报模型；后期还需对其他设施农业（如塑料大棚等）开展气温预报技术研究，增加服务产品种类。

参考文献

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