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谷城樱花谷樱花花期预报模型建设探讨

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  摘要    为了探究谷城樱花花期的规律,选取5种樱花花期预报模型与谷城樱花近2年花期情况进行比较。结果发现,樱花花期与温度成负显性相关,开花前一段时间内温度越高,花期时序越短。后期需要结合谷城樱花谷樱花物候观测情况、预报模式和光照、降水等情况修改相关因子及参数进行预报。
  关键词    樱花;始花期;预报;温度;积温;模型建设;谷城樱花谷
  中图分类号    S685.99        文献标识码    A        文章编号   1007-5739(2019)12-0173-01
  1    资料与方法
  1.1    试验地概况
  谷城老君山樱花谷2014年开始建设,2016年完工,2017年对游人开放。位于谷城县城关镇老君山,地处东经111°39′58.13″,北纬32°13′30.87″,海拔128 m,属亚热带季风气候。年平均气温(本处及下文年均气象要素均为1959—2016年平均数据)15.8 ℃,最高气温41.4 ℃,最低气温-19.7 ℃,平均无霜期245.5 d,年均降水918.3 mm,平均相对湿度76%。
  1.2    资料来源
  谷城樱花谷樱花主要为日本樱花。本文选取的樱花物候资料缺乏,未开展花期物候观测。本文将3月1日作为2017年始花期,3月9日作为2018年始花期。本文的气象资料来源于谷城国家气象观测站,据樱花谷6.7 km,两地海拔差不大。所选气象资料均进行了严格的质量控制。本文中将始花期、落花期转换为日序数(将每年1月1日记为1,1月2日记为2,…,以此类推)[1]。
  2    预报模型分析
  2.1    陈正洪研究模型
  陈正洪等[2]分析了武汉大学62年(1947—2008年)樱花开花期的气候变化效应,认为始花期与当年冬季各月平均气温成负相关,其中2月、冬季平均气温达极显著,2月具体方程如下:
  始花期日序数(y)与冬季平均气温(x1)的回归方程
  y=-2.86x1+92.346(1)
  始花期日序数(y)与2月平均气温(x2)的回归方程
  y=-0.05x23+0.67x22-3.88x2+88.466(2)
  谷城2017年、2018年冬季平均气温、2月平均气温等气象数据带入式(1)(2)中,式(1)偏差较小。
  2.2    舒斯研究模型
  舒  斯等[3]分析了武漢大学樱园日本樱花树36年(1981—2016年)观测资料,认为2月1日至3月15日≥0 ℃活动积温表现最为明显,相关系数达到-0.816,其次是至3月5日积温,相关系数为-0.798,再次为至2月底。由于观测花期早于3月1日,本文选用2月1日至2月底积温。具体方程如下:
  y=0.019x1-0.119x2+89.711(3)
  式(3)中,x1为1月1日至2月底的活动积温,x2为2月1日至2月底活动积温。带入谷城相关气象数据得出,2017年推算始花期日序数为76.7,其日期为3月17—18日,推算与实测差在16~17之间;2018年推算始花期日序数为84.9,其日期为3月25—26日,推算与实测差在16~17之间。
  2.3    饶红欣研究模型
  饶红欣等[4]对湖南省森林植物园内的日本樱花(主要品种染井吉野樱)7年(2007—2013年)的物候观测资料进行了分析,认为始花日与3月平均最高气温和1—2月的平均最高气温成显著负相关,与1—3月的平均最高气温成极显著负相关;2017年、2018年分别选取到开花日的平均最高气温建立始花日线性关系模型。具体方程如下:
  y=-2.431x1+95.104(4)
  代入谷城相关气象数据得出,2017年推算始花期日序数为66.5,日期为3月7—8日,推算与实测差在6~7之间;2018年推算始花期日序数为71.9,日期为3月12—13日,推算与实测差在3~4之间。
  2.4    张爱英研究模型
  张爱英等[5]对北京地区玉渊潭公园的杭州早樱1998—2012年始花期物候观测资料进行了分析,认为从1月1日起,≥3 ℃有效积温达到或超过131.7 ℃樱花即可进入始花期。代入谷城相关气象数据得出,2017年推算始花期日序数为49,日期在2月18日,推算与实测差为-11;2018年推算始花期日序数为60,日期在3月2日,推算与实测差为-7。
  2.5    马晶昊研究模型
  马晶昊等[6]分析了2004—2016年湖南长沙集植物园樱花花期的物候观测数据,认为1月中旬、2月下旬的平均温度越高,日序数越小,花期提前。具体方程如下:
  y=99.24-1.46x1-0.87x2(5)
  带入谷城相关气象数据得出2017年推算始花期日序数为85.8,日期为3月27日,推算与实测差为26;2018年推算始花期日序数为85.7,日期为3月27日,推算与实测差为18。
  3    结论与讨论
  上述5种预报模型中均认为樱花花期与温度成负显性相关,开花前一段时间内温度越高,花期时序越短。推算与实测结果最佳为饶红欣模式,其次为张爱英模式。
  (1)从樱花种类上来看,同样地理位置下杭州早樱的花期较日本樱花要早,有效积温应明显小于日本樱花的有效积温,同时有效积温的下限值不一定适宜本地日本樱花。此模型需长期对本地樱花物候进行观测,根据观测样本量,适当增加有效积温值、调整有效积温下限值可适用于谷城樱花谷始花期预报。
  (2)马晶昊模型采用了1月中旬、2月下旬的平均温度作为预报相关因子,笔者认为时间期限选取过短,在此阶段易出现极高或极低气温,作为预报因子不合适。
  (3)从花期观测时限和距离上来看,陈正洪和舒斯模式分析最全面。对比陈正洪模式,舒斯模式分析认为积温预报模式优于平均气温模式。推算与实测差比较大主要是由于近2年观测样本的樱花花期只是估测时间,是否符合本地樱花生长情况,还需要后期物候观测来对比,以确定是否需要调整活动积温下限值及其他参数。
  (4)饶红欣模型选取1—3月的平均最高气温作为预报因子,反映出樱花开花需要积累一定热量具有合理性。
  后期需要结合谷城樱花谷樱花物候观测情况,综合前4种预报模式和光照、降水等情况修改相关因子及参数进行预报。
  4    参考文献
  [1] 肖丹,徐卫红,黄保云,等.眉山市东坡区樱花盛花日预测[J].南方农业,2017,11(22):20-23.
  [2] 陈正洪,肖玫,陈璇.樱花花期变化特征及其与冬季气温变化的关系[J].生态学报,2008,28(11):5209-5217.
  [3] 舒斯,肖玫,陈正洪.樱花始花期预报方法[J].生态学报,2018,38(2):405-411.
  [4] 饶红欣,彭信海,王萍,等.日本樱花花期观测与规律分析[J].经济林研究,2014,32(4):132-135.
  [5] 张爱英,张建华,高迎新,等.SW物候模型在北京樱花始花期预测中的应用[J].气象科技,2015,43(2):309-313.
  [6] 马晶昊,谭诗琪,龙帅,等长沙植物园樱花花期预报方法[J].江西农业,2017(17):112-113.
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