基于天氣預(yù)報預(yù)測大棚內(nèi)的溫度變化曲線,農(nóng)藝學(xué)論文

基于天氣預(yù)報預(yù)測大棚內(nèi)的溫度變化曲線,農(nóng)藝學(xué)論文隨著大棚栽培技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前大棚已經(jīng)成為湖北省鶴峰縣煙草育苗的主要生產(chǎn)設(shè)施.但長期以來,在生產(chǎn)上需不需要卷膜通風(fēng),什么時間卷膜通風(fēng)都全憑農(nóng)戶經(jīng)歷體驗.廣泛分布在不同海拔的育苗點星羅棋布,卷膜通風(fēng)不及時所構(gòu)成的高溫?zé)岷r有發(fā)生.本試驗旨在利用現(xiàn)有天氣預(yù)報中的最高溫度和最低溫度預(yù)測出大棚內(nèi)的溫度變化曲線,進而對各育苗點可能出現(xiàn)的高溫?zé)岷皶r進行早期預(yù)警.1材料與方式方法1.1處理設(shè)置與測定方式方法試驗于2020年6月在湖北省恩施州鶴峰縣燕子鄉(xiāng)董家育苗工廠進行.在一排大棚中抽取一個大棚作為觀察點,并在附近離地1.5m百葉箱中設(shè)置氣溫觀察點.分別在百葉箱和大棚內(nèi)中間位置高10cm處各放置一臺溫度自動記錄儀.記錄雙數(shù)整點時的溫度供分析.后文提及的棚內(nèi)溫度均指棚內(nèi)中心點10cm高度的溫度.兩側(cè)大棚卷膜器自始至終處于關(guān)閉狀態(tài).棚內(nèi)外比照采樣總時長為10d.棚內(nèi)單獨采樣時長48d.1.2統(tǒng)計分析采用DPS統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理分析[1].2結(jié)果和分析2.1室外最低氣溫與黎明前大棚內(nèi)溫度的關(guān)系從圖1能夠看出,室外最低氣溫與棚內(nèi)4∶00的溫度之間呈極顯著的相關(guān)性.回歸分析表示清楚,大棚內(nèi)0∶00-6∶00的溫度與棚外最低溫度之間均呈極顯著線性相關(guān),各擬合方程詳見表1.華而不實以4∶00數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)最大.2.2棚內(nèi)最低溫度時間點的選擇通過對同期棚內(nèi)48d溫度的變化分析,發(fā)現(xiàn)棚內(nèi)實際最低溫度出如今3∶00-7∶00的概率為92%,出如今3∶30-4∶30的概率高達48%;棚內(nèi)4∶00溫度比實際最低溫度高2.5℃的概率僅有2%.為便于統(tǒng)計分析,本研究選擇以4∶00的溫度作為棚內(nèi)1天中的最低溫度.2.3氣溫日較差與大棚內(nèi)各時間點升溫度數(shù)之間的關(guān)系由表3能夠看出,棚內(nèi)8∶00-22∶00各時間點相對棚內(nèi)4∶00的升溫度數(shù)與氣溫日較差之間均呈極顯著的線性相關(guān).十分是對12∶00時的預(yù)測最為準(zhǔn)確,且相關(guān)系數(shù)最大.3討論由表1能夠看出,用棚外最低溫度推導(dǎo)棚內(nèi)0∶00-6∶00的溫度,以4∶00時數(shù)據(jù)的相關(guān)性最大,而該時刻也是實際統(tǒng)計中平均溫度最小的時間點,因而在本模型中將其作為白天升溫的基礎(chǔ)溫度.實際當(dāng)中,一天內(nèi)大棚的最低溫度可能出如今5∶40(日出時間)之前,若以這個時間點作為基準(zhǔn)溫度,其相關(guān)系數(shù)可能最大.但是,若把這個時間點推后,隨著日期和緯度變化,日出時間會發(fā)生周期性變化,因而回歸分析的結(jié)果表示清楚,6∶00時相關(guān)系數(shù)相比4∶00變小了.更為關(guān)鍵的是,天天4∶00-6∶00期間的溫度變化絕對值極小,因而對最終預(yù)測結(jié)果的影響也極小.綜上,我們以為以4∶00的棚內(nèi)溫度作為計算白天溫度變化的基礎(chǔ)溫度是適宜的.由表3能夠看出,用氣溫日較差來預(yù)測棚內(nèi)各時間點相對于棚內(nèi)4∶00的升溫度數(shù),以12∶00的相關(guān)性最高.隨著時間點后推,相關(guān)性有變低的趨勢;而12點又是大棚內(nèi)最高溫度極易出現(xiàn)的時段.因而,利用本研究中所提出的思路來預(yù)測大棚內(nèi)可能出現(xiàn)的極端高溫是很有效的.但為什么10∶00的相關(guān)系數(shù)反而較8∶00變低,原因尚不明確.由于天氣預(yù)報的數(shù)據(jù)并不能精到準(zhǔn)確到各育苗工廠,因而,在數(shù)據(jù)的選擇上建議以附近縣城的預(yù)報結(jié)果為基準(zhǔn),同時結(jié)合海拔每升高100m溫度下降0.3~0.6℃的已有研究結(jié)果,換算到詳細育苗工廠的預(yù)報值;以此為根據(jù)可對大部分育苗工廠將來的溫度變化曲線做出較好的預(yù)測[2].當(dāng)然,這樣一系列換算下來無疑會降低本來就并不特別準(zhǔn)確的天氣預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.所以,建議采用天天早上最新的天氣預(yù)報數(shù)據(jù)來預(yù)測當(dāng)天棚內(nèi)的溫度變化,能夠直接代入實測最低氣溫和預(yù)報最高氣度,這樣更有利于提高預(yù)測值的準(zhǔn)確性.楊麗中等[3]通過研究也曾得出夜間棚內(nèi)外溫度密切相關(guān)的結(jié)論,這與我們的研究結(jié)果一致.但其對白天棚內(nèi)溫度進行預(yù)測時引入了太陽高度角、太陽光通過對流層的斜距等指標(biāo),在實際預(yù)報中這些指標(biāo)不易獲得,而且其預(yù)測結(jié)果僅適用于晴天,在多云天氣則未必能夠得到可信的結(jié)果.在本研究中僅需利用天氣預(yù)報中的最低溫度和最高溫度,顯然更具可行性.固然天氣預(yù)報數(shù)據(jù)的計算經(jīng)過遠比上述兩個指標(biāo)要復(fù)雜,但其更易獲取;而且天氣預(yù)報數(shù)據(jù)在實際的計算經(jīng)過中運用了更為復(fù)雜和全面的參數(shù),其可靠性和預(yù)見性也更好.由于溫度變化有明顯的線型特征,用氣溫日較差來預(yù)測白天各時間點相對于4∶00的升溫度數(shù)則能夠把不同的天氣情況統(tǒng)一納入考慮,將復(fù)雜的問題簡單化.于盛楠等[4]在研究中對大棚內(nèi)外的溫度變化采用了歸納法,結(jié)果表示清楚,夜間大棚內(nèi)外最低溫度差異在0.6~1.75℃,而白天隨天氣情況變化,最高氣溫差異的波動空間很大,這與本研究的結(jié)果一致.但天氣情況與氣溫日較差之間的關(guān)聯(lián)性是確定的,所以本研究沒有按天氣情況劃分,而是引入了氣溫日較差作為分析指標(biāo).符國槐等[5]研究以為室內(nèi)與室外最高溫度的相關(guān)系數(shù)為0.691.因而直接尋找棚內(nèi)外最高溫度的相關(guān)性,是不夠準(zhǔn)確的.在本研究中通過引入氣溫日較差作為分析參數(shù),使得相關(guān)性提高到了極顯著水平,預(yù)測方式方法的這一改良為最高溫度的實際預(yù)測打下了堅實的理論基礎(chǔ).4小結(jié)棚外最低氣溫與棚內(nèi)0∶00-6∶00時間段內(nèi)10cm高處的溫度呈極顯著線性相關(guān),由于4∶00和棚外最低溫度的相關(guān)系數(shù)最高,而且和實際棚內(nèi)最低氣溫最為接近,因而將其作為8∶00-22∶00升溫幅度計算的基準(zhǔn)溫度.8∶00-22∶00的氣溫日較差與棚內(nèi)相對4∶00的升溫度數(shù)之間呈極顯著的線性相關(guān).因而,可利用天氣預(yù)報中的最高和最低溫度,并結(jié)合本研究中所擬合的回歸方程對棚內(nèi)溫度進行預(yù)測.詳細預(yù)測方式方法為,利用天氣預(yù)報數(shù)據(jù)中的最低溫度來預(yù)測棚內(nèi)4∶00-6∶00的溫度,用氣溫日較差來預(yù)測各個時間點相對棚內(nèi)4∶00的升溫度數(shù),然后把二者相加就是8∶00-22∶00棚內(nèi)各時間點的溫度預(yù)測值.為進一步提高預(yù)測精度,可以以于次日早上采用實測最低氣溫,并結(jié)合預(yù)報最高氣溫對當(dāng)天棚內(nèi)溫度變化進行預(yù)測.以下為參考文獻:[1]唐啟義,馮明光.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)-試驗設(shè)計、統(tǒng)計分析及模型優(yōu)化[M].北京:科學(xué)出版社,2006:628-642.[2]周淑貞.氣象學(xué)與氣候?qū)W[M].北京:高等教育出版社,1979:49.[3]楊麗中,朱曉虎,束正勇,等.東臺西瓜大棚內(nèi)外溫度關(guān)系及高低溫預(yù)警方法研究[J].氣象,2020,38(2):228-233.[4]于盛