對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考_葉爾克江_霍依哈孜.pdf

第 8 期 葉爾克江 霍依哈孜等 對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考 693 中國農(nóng)業(yè)氣象 Chinese Journal of Agrometeorology 2021 年 doi 10 3969 j issn 1000 6362 2021 08 007 葉爾克江 霍依哈孜 姜會飛 戴安然 對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考 J 中國農(nóng)業(yè)氣象 2021 42 8 693 702 對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考 葉爾克江 霍依哈孜 1 姜會飛 2 戴安然 2 1 新疆昌吉州氣象局 新疆昌吉 831100 2 中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院 北京 100193 摘要 最熱月和最冷月溫度是農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的常用指標 最熱 冷 月的時間和溫度具有時空變化性 傳統(tǒng) 方法以 7 月和 1 月直接計算最熱月和最冷月溫度 與實際有誤差 探尋相對準確的最熱 冷 月溫度統(tǒng)計方 法是氣象服務(wù)農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)的課題 本研究利用湖南常德地面氣象站 1951 2018 年逐日溫度數(shù)據(jù) 以 31d 為 月時間長度 統(tǒng)計各年度連續(xù) 31d 的滑動平均溫度 確定最熱 冷 月起止日期及其月平均氣溫 對比分析 最熱 冷 月多年平均時段 最熱 冷 月份溫度與最熱 冷 月溫度的差異 結(jié)果表明 1 最熱月跨越 6 月下旬 9 月上旬 多年平均時段為 7 月中旬 8 月中旬 該時段 7 月和 8 月的平均氣溫比最熱月平均氣溫 分別偏低 0 5 0 9 和 1 7 2 最冷月跨越 12 月上旬 翌年 3 月中旬 多年平均時段在 1 月上旬 2 月 上旬 該時段 1 月和 2 月的平均氣溫比最冷月平均氣溫分別偏高 1 0 1 1 和 2 9 3 以溫度誤差 1 0 為標準 則以多年平均時段統(tǒng)計最熱月氣溫的準確率接近 90 而以 7 月為標準統(tǒng)計其準確率僅 61 2 說明以多年平均時段統(tǒng)計最熱月氣溫比 7 月更加準確有效 4 以溫度誤差 2 0 為標準 則以多年平均時 段和 1 月統(tǒng)計最冷月氣溫的準確率都超過 80 相對而言 平均時段效果略好于 1 月 綜上所述 最熱 冷 月多年平均時段比 7 月 1 月 統(tǒng)計最熱 冷 月氣溫的誤差相對小且準確率高 因此 建議估算最熱 冷 月溫度時 不再直接采用 7 月 1 月 而是以最熱 冷 月的多年平均時段 并根據(jù)實際統(tǒng)計結(jié)果對溫度指 標作相應(yīng)調(diào)整 關(guān)鍵詞 最熱月 最冷月 滑動平均法 溫度 準確率 Thought on Statistics Methods of Temperature in the Hottest and Coldest Month Long Periods Erkejan HOYHAZI 1 JIANG Hui fei 2 DAI An ran 2 1 Changji Meteorological Bureau of Xinjiang Changji 831100 China 2 College of Resources and Environmental Sciences China Agriculture University Beijing 100193 Abstract The hottest and coldest month long periods temperatures are common indicators of Agro climatical division Commonly the hottest coldest period is replaced by the full month of July January directly but this fixed full month is not an accurate reflection of the actual hottest coldest period The hottest coldest period of the year changes in temperatures and starting to end dates every year In this paper the length of the month long period was set to be 31 days as the common hottest and coldest months July and January are 31 days long By using the daily temperature data from 1951 to 2018 collected at Changde weather station in Hunan province the temperature of the hottest coldest 31 day period was calculated using moving average 收稿日期 2021 01 05 基金項目 科技部 十三五 國家重點研發(fā)計劃項目課題 林果水旱災(zāi)害及其演變規(guī)律研究 2017YFC1502801 熱帶與特色林果氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與業(yè)務(wù)平臺 2019YFD1002203 通訊作者 姜會飛 博士 副教授 主要從事農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報和災(zāi)害風險研究 E mail jianghuifei 第一作者聯(lián)系方式 葉爾克江 霍依哈孜 E mail erke ap 中 國 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 694 approaches The results showed that 1 the hottest period spans from late June to early September and the average hottest 31 day period was from mid July to mid August Comparing the average hottest 31 day period and the full months of July and August with the actual highest 31 day period temperatures the average temperature error was 0 5 0 9 and 1 7 colder respectively 2 The coldest period spanned from early December to mid March and the average coldest 31 day period is from early January to early February Compared to the actual coldest 31 day period the temperatures of the average coldest 31 day period and the full months of January and February were 1 0 1 1 and 2 9 warmer than the temperature of the actual month long period respectively 3 With a temperature error within 1 0 considered to be acceptable the average hottest 31 day period s average temperature was 90 accurate in calculating the actual hottest 31 day period s average temperature while using July s temperature is only 61 2 accurate which demonstrated that the average hottest 31 day period was more accurate than July 4 With a temperature error within 2 0 and temperature accuracy above 80 considered to be acceptable the effect during the average coldest 31 day was slightly better than January In summary the temperature error of the average 31 day hottest coldest period was less than these of July January and the accuracy is the opposite Therefore it is recommended that when estimating the temperature of the hottest coldest month long period to not use the fixed full month of July January but instead use the average hottest coldest 31 day period while still taking into consideration in the adjustments from the actual temperature Key words The hottest month long period The coldest month long period Moving average approach Temperature Accuracy 最熱 冷 月溫度是常用于表征地區(qū)農(nóng)業(yè)熱量 資源的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標 最熱月溫度反映高溫階 段的熱狀況 最冷月溫度反映寒冷程度 1 4 某地最 冷月溫度用于評判熱作 熱帶作物 能否在該地區(qū) 全年生長 越冬作物能否安全越冬和冬季是否有凍 害風險等 最冷月最低氣溫是北方冬小麥越冬凍害 研究中常用的農(nóng)業(yè)氣象指標 4 5 最熱月溫度是影響 積溫利用的限制因子 在年總積溫較多 但最熱月 溫度相對低的地方 某些喜溫作物的栽培就受到限 制 溫度過高對農(nóng)作物會造成高溫熱害或干熱風危 害等 6 作物種植適宜區(qū)劃中 最熱月和最冷月溫度 常被選為一級區(qū)劃氣候因子 農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中使用的最熱 冷 月溫度指標 指的是農(nóng)作物生命活動過程中 對統(tǒng)計年度為時一 個月時段的平均溫度要求的最高 低 閾值 農(nóng)業(yè) 氣象學的理論研究和實踐應(yīng)用中 以 7 月 1 月 直 接計算最熱 冷 月溫度的現(xiàn)象很普遍 2 3 7 10 其 實 最熱 冷 月的 月 與 1 12 個月的 月 是 有區(qū)別的 前者是指一個月時間長度的階段 后者 則對應(yīng)全年內(nèi) 1 12 月的某個月份 前者日期在年際 間是變化的 而后者日期在年際間是固定不變的 前者時長是固定的一個月的統(tǒng)計天數(shù) 后者時長則 隨月份變化 如果以 1 月和 7 月的天數(shù) 31d 為一個 月的時段長度 則統(tǒng)計年度中連續(xù) 31d 的滑動平均 溫度最高 低 值對應(yīng)該年度最熱 冷 月時段及 月時段均溫 直接從年度 12 個月的月均溫中挑選最 大 小 值作為最熱 冷 月溫度 可能導致實際 最熱 冷 月時段的人為割裂和最熱 冷 月溫度 的統(tǒng)計失真 最冷月一般發(fā)生在冬季 最熱月出現(xiàn)于夏季 氣象領(lǐng)域常以 3 5 月為春季 6 8 月為夏季 9 11 月為秋季 12 月 翌年 2 月為冬季 按當年 3 月 翌 年 2 月為一個年度劃分四季 11 考慮農(nóng)作物從營養(yǎng) 生長向生殖生長發(fā)育過程中 對溫度表現(xiàn)為由低至 高的變化需求 綜合多年生植物 越冬農(nóng)作物的生 命活動和農(nóng)事活動過程 統(tǒng)計最熱月和最冷月溫度 的年度時間 以始于冬終于秋 從前一年 12 月 翌 年 11 月為宜 對中國氣象局地面氣象臺站網(wǎng)多站 1951 2018 年逐日溫度統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn) 最熱月并不都在 7 月 最冷月也不都在 1 月 直接以 7 月 1 月 統(tǒng)計最熱 冷 月溫度是有誤差的 其結(jié)果在指導實踐應(yīng)用中 可能因信息失真而產(chǎn)生風險 最熱 冷 月起止日 期和溫度在年際間有何變化 與從統(tǒng)計年度的 12 個 第 8 期 葉爾克江 霍依哈孜等 對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考 695 月中挑選的月均溫最高 低 值在時間和溫度上有 何差異 探索準確統(tǒng)計最熱 冷 月溫度的方法是 氣象服務(wù)農(nóng)業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用和農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中迫切需 要解決的問題 本研究擬以湖南常德地面氣象站 1951 2018 年逐日氣溫日均值觀測數(shù)據(jù)為例 統(tǒng)計分 析 12 月 翌年 11 月的各年度最熱 冷 月份平均溫 度與月時段長 31d 的最熱 冷 月均溫 對比分析 不同月份 時段與最熱 冷 月的起止日期和溫度 差異 探索相對準確有效的最熱 冷 月溫度統(tǒng)計 方法 1 資料與方法 1 1 資料來源 湖南省常德地面氣象站 臺站編號 57662 緯度 29 3 N 經(jīng)度 111 41 E 海拔高度 35m 1951 2018 年逐日日均氣溫資料 其中 1967 年 8 10 月缺測 數(shù)據(jù)來源于中國氣象局地面氣象觀測網(wǎng) 1 2 研究方法 1 2 1 資料處理 以 12 月 翌年 11 月為一個年度 為獲取最大量 的最熱 冷 月數(shù)據(jù)信息 對于年度不完整的年份 按最熱月起止時間出現(xiàn)的可能范圍 6 9 月 最冷月 起止時間出現(xiàn)的可能范圍 12 月 翌年 3 月進行統(tǒng)計 因此 在不連續(xù)的年份序列中 第 1 年只能統(tǒng)計求 得最熱月的起止日期和平均溫度 而不能獲取最冷 月信息 以上 68a 數(shù)據(jù)中 最熱月可獲得 1951 1966 年和 1968 2018 年共 67a 統(tǒng)計結(jié)果 缺 1967 年度最 熱月的數(shù)據(jù)信息 最冷月統(tǒng)計時段中 由于第一個 統(tǒng)計年度缺 1950 年 12 月的觀測數(shù)據(jù) 不能獲得準 確的 1951 年度最冷段信息 也只有 67a 統(tǒng)計結(jié)果 1 2 2 最熱月份和最冷月份 統(tǒng)計年度 12 月 翌年 11 月共 12 個月的各月平 均氣溫 月均溫最高的月份為最熱月份 月均溫最 低的月份為最冷月份 受季風氣候影響 最熱 冷 月份具有時空變化 各地最熱月份和最冷月份分別 在 6 8 月和 12 月 翌年 2 月間波動 且最熱月份多 出現(xiàn)在 7 月 最冷月份多為 1 月 1 2 3 最熱月和最冷月 年度 12 個月中 除 2 月平年 28d 和閏年 29d 外 其他 4 個月 30d 7 個月 31d 平年一個月平均 30 42d 閏年一個月平均 30 5d 依據(jù)各地大多數(shù)最熱月份為 7 月和最冷月份為 1 月 且這兩個月的天數(shù)都是 31d 為對比最熱 冷 月與最熱 冷 月份的溫度差異 假設(shè)最熱 冷 月與最熱 冷 月份的時長相等 以 31d 為一個月的時間長度 統(tǒng)計連續(xù) 31d 的滑動 平均溫度 從滑動平均值中挑選出該年度中 31d 平 均溫度的最高 低 值 這個最高 低 溫對應(yīng)的 31d 就是該年度的最熱 冷 月 這 31d 對應(yīng)的起止 日期就是該年度最熱 冷 月的起止日期 這個最 高 低 溫就是該年度最熱 冷 月溫度 1 2 4 多年平均最熱 冷 月的起止日序與日期 把歷年最熱 冷 月起止日期換算為年日序 分別求取起始和終止日序的多年平均值 得到該地 區(qū)多年平均最熱 冷 月的起止日序 以多年平均 日序換算日期時 2 月以平年 28d 計算 即多年平均 起止日期對應(yīng)平年日期 以多年平均最熱 冷 月 日序換算某年度的對應(yīng)日期時 則以多年平均最熱 冷 月起止日序為基準 根據(jù) 2 月平年 28d 閏年 29d 計算 因此平年和閏年多年平均的最熱月起止時 期相差 1d 最冷月起止日期在 1 月前和 2 月后有平 年和閏年差異 在 1 2 月之間的日序轉(zhuǎn)換為日期則 無平年和閏年之分 1 3 檢驗方法 根據(jù)湖南常德地區(qū) 1951 2018 年的逐日日均溫 統(tǒng)計各年度最熱月溫度與對應(yīng)多年平均最熱月起止 日序所在時段 7 月和 8 月平均溫度的偏差 則相應(yīng) 時段與最熱月溫度的偏差絕對值就是該時段統(tǒng)計最 熱月溫度所產(chǎn)生的溫度誤差 統(tǒng)計各年度最冷月溫 度與對應(yīng)多年平均最冷月起止日序所在時段 12 月 1 月和 2 月平均溫度的偏差 則相應(yīng)時段與最冷月溫 度的偏差絕對值就是以該時段統(tǒng)計最冷月溫度所產(chǎn) 生的溫度誤差 氣象部門業(yè)務(wù)應(yīng)用以溫度誤差在 2 以內(nèi)為準 確 12 但農(nóng)業(yè)氣象學指標受作物品種及其發(fā)育階 段不同而有差異 分別以溫度誤差 0 5 1 0 和 2 0 為指標 IT Index Temperature 采用溫度誤 差均值 ATE Average Temperature Error 均方根誤差 RMSE Root Mean Square Error 和準確率 AR Accuracy 檢驗不同時段對最熱 冷 月溫度的統(tǒng)計 效果 計算方法為 n ii i1 1 ATE ET RT n 1 n 2 ii i1 1 RMSE ET RT n 2 中 國 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 696 m AR 100 n 3 n i i1 mn 4 i 1 n 0 ii ii ET RT IT ET RT IT 5 式中 ET i 為第 i 年度的最熱 冷 月均溫 RT i 為 31d 滑動計算的第 i 年度熱 冷 均段或?qū)Ρ仍路?的均溫 單位均為 n 是統(tǒng)計年度數(shù) m 為溫度誤 差小于指標溫度 IT 的年數(shù) n i 為第 i 年度熱 冷 均段或?qū)Ρ仍路莸木鶞叵鄬ψ顭?冷 月均溫是否 準確的計數(shù) 分別按 IT 對應(yīng) 0 5 1 0 和 2 0 取 值統(tǒng)計溫度準確率 基本準確率和相對準確率 2 結(jié)果與分析 2 1 最熱月起止日期和月均溫 根據(jù)湖南常德地區(qū) 1951 2018 年逐日日均溫數(shù) 據(jù) 以 12 月 翌年 11 月為一個年度 利用滑動平均 法統(tǒng)計各年度 6 月 1 日 9 月 30 日連續(xù) 31d 的滑動平 均值 得到的平均溫度最大值即為該年度最熱月溫 度 該 31d 的起止日期即為該年度最熱月的起止日 期 按歷年最熱月起止日期的日序平均值 得到 67a 的最熱月起始日期年日序的多年平均為第 194 天 轉(zhuǎn)換為日期則對應(yīng)平年的 7 月 14 日 閏年的 7 月 13 日 最熱月終止日期年日序的多年平均為第 224 天 轉(zhuǎn)換為日期對應(yīng)平年 8 月 13 日 閏年 8 月 12 日 按年度月份統(tǒng)計 湖南常德 67a 中 年度月均溫最 大值出現(xiàn)在 7 月的有 52a 最熱月份為 8 月的有 15a 說明常德地區(qū)最熱月份可能出現(xiàn)在 7 月 也可能在 8 月 從表 1 的各年度最熱月起止日期的統(tǒng)計結(jié)果 可知 常德地區(qū) 1951 2018 年最熱月最早為 6 月 22 日 7 月 22 日 發(fā)生在 2006 年 31d 時段月均 溫 30 6 最晚在 8 月 8 日 9 月 7 日 1954 年 28 8 早晚相差 48d 超過 1 個半月 最熱月多 年平均時段為 7 月中旬 8 月中旬 平年和閏年日序 相同 僅在日期上相差 1d 最熱月多年平均起止日 期處于最熱月最早與最晚時期之間 與最早和最晚 起始日期相差超過 20d 最熱月份在 7 月或 8 月 因 此 統(tǒng)計最熱月份時對 7 月和 8 月分別進行 7 月和 8 月起止日期早晚相差 31d 7 月和 8 月的起始日期 比最熱月多年平均日期晚近半個月和一個半月 最 熱月多年平均起止日期在 7 8 月 始期與 7 和 8 月 始期相差近半個月 如果以 7 月代替最熱月 則比 最早的 2006 年最熱月起止日期晚 9d 比最晚的 1954 年早 38d 如果以 8 月代替最熱月 則比最早的 2006 年最熱月起止日期晚 40d 比最晚的 1954 年早 7d 如果以最熱月多年平均時段代替最熱月 則平年和 閏年分別比最早的 2006 年最熱月起止日期晚 20d 和 21d 比最晚的 1954 年早 25d 和 26d 從表 1 可知 67a 的年度最熱月均溫從最低的 27 1 發(fā)生在 1980 年 6 月 29 日 7 月 29 日 至 最高的 31 9 2013 年 7 月 19 日 8 月 18 日 波 動 平均為 29 7 以最熱月多年平均時段統(tǒng)計的 月均溫變化范圍為 26 6 31 8 平均值 29 2 以 7 月和 8 月統(tǒng)計的月均溫分別為 26 3 31 0 平均 28 8 和 25 2 30 2 平均 28 0 無論平 均時段還是 7 月或 8 月 其多年平均月均溫都低于 最熱月平均溫度 表 1 湖南常德站 67a 最熱月和最熱月份起止日期及其時段均溫的對比 Table 1 Comparison of RAT TAT and start to end date of July August and AH31days with those of H31days in Changde Hunan province over 67 years 項目 Item 最熱月 H31days 最熱月多年平均時段 AH31days 7 月 July 8 月 August 最早起止日期 Earliest SED 06 22 07 22 最晚起止日期 Latest SED 08 08 09 07 平均起止日期 Average SED 07 13 08 12 07 13 08 12 平年 Normal year 07 14 08 13 閏年 Leap year 07 01 07 31 08 01 08 31 時段均溫變化范圍 RAT 27 1 31 9 26 6 31 8 26 3 31 0 25 2 30 2 時段均溫多年平均 TAT 29 7 29 2 28 8 28 0 Note SED is start to end date RAT is range of average temperature TAT is total average of temperatures during the period H31days is the hottest 31 days period AH31days is the average hottest 31 days period The same as below 第 8 期 葉爾克江 霍依哈孜等 對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考 697 根據(jù) 1951 2018 年各年度最熱月平均時段 7 月 和 8 月與最熱月均溫 繪制最熱月與平均時段 7 月 和 8 月溫度誤差的年際變化如圖 1 從圖可知 最熱 月多年平均時段溫度與最熱月溫度誤差最大值為 1954 年的 2 1 是 67a 內(nèi)誤差 2 的唯一年份 7 月 平均氣溫與最熱月溫度誤差 2 的有 8a 最大為 1983 年的 2 7 8 月平均氣溫與最熱月溫度誤差 2 的多 達 19a 有 6a 誤差在 3 以上 其中 1958 1971 2001 和 2005 年的溫度誤差高達 3 6 從圖 1 可以 直觀看出 以最熱月多年平均時段統(tǒng)計的氣溫與最 熱月溫度的誤差較小 且年際間相對穩(wěn)定 根據(jù)歷年度最熱月多年平均時段 7 月和 8 月與 最熱月均溫的溫度偏差 統(tǒng)計 67a 不同時段與最熱月 均溫的最大溫度誤差 平均溫度誤差 均方根誤差 準確率 基本準確率和相對準確率等 列于表 2 從 表可知 最熱月多年平均時段 7 月和 8 月的溫度比 最熱月均溫分別偏低 0 5 0 9 和 1 7 平均時段 與最熱月溫度誤差最小 7 月次之 8 月的誤差最大 同樣 均方根誤差也是平均時段最小 7 月次之 8 月的差最大 說明以平均時段統(tǒng)計最熱月溫度效果最 好 7 月次之 8 月最差 以溫度誤差分別在 0 5 1 0 和 2 0 以內(nèi)統(tǒng)計準確率 基本準確率和相對準 確率結(jié)果也表明 平均時段估算最熱月溫度最為準 確 7 月次之 8 月最差 以平均時段估算最熱月溫 度時 溫度誤差 1 0 的基本準確率高達 89 6 以 7 月估算最熱月溫度的基本準確率 61 2 比平均 時段低 28 4 以 8 月估算最熱月的基本準確率 22 4 準確率僅為平均時段和 7 月的 1 4 1 3 綜合表 1 表 2 和圖 1 的數(shù)據(jù)對比結(jié)果 建議以 最熱月起止日期的多年平均值作為最熱月溫度統(tǒng)計 時段 并按作物耐受的最熱月溫度指標閾值 在平 均時段溫度基礎(chǔ)上相應(yīng)調(diào)高 0 5 作為最熱月的溫 度多年平均值 建議不直接以 7 月統(tǒng)計最熱月溫度 否則可能由于實際溫度偏高 而使作物遭遇高溫災(zāi) 害 如果溫度誤差在 2 之內(nèi)為可接受的誤差 且相 對準確率大于 80 滿足實際需要 則以 7 月統(tǒng)計最 熱月溫度也是可行的 但要在 7 月均溫多年平均值 基礎(chǔ)上增加 0 9 估算該地區(qū)的最熱月溫度 圖 1 平均時段和最熱月份 7 月和 8 月 與最熱月溫度誤差的年際變化 1951 2018 年 Fig 1 Variation of temperature error between July August AH31days and H31days from 1951 to 2018 表 2 最熱月多年平均時段和最熱月份 7 月和 8 月 與最熱月均溫對比檢驗結(jié)果 1951 2018 年 Table 2 Comparisons of temperature deviation between AH31days July August with those of H31days 1951 2018 項目 Item 最大溫度誤差 MTE 平均溫度誤差 ATE 均方根誤差 MSE 準確率 AR 基本準確率 BAR 相對準確率 RAR 多年平均時段 AH31days 2 1 0 5 0 7 61 2 89 6 98 5 7 月 July 2 7 0 9 1 2 49 3 61 2 88 1 8 月 August 3 6 1 7 1 9 9 0 22 4 67 2 Note MTE is maximum temperature error ATE is average temperature error MSE is mean square error AR is accuracy BAR is basic accuracy RAR is relative accuracy 中 國 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 698 2 2 最冷月起止日期和月均溫 統(tǒng)計各年度 12 月 1 日 3 月 30 日時段內(nèi) 連續(xù) 31d 氣溫的滑動平均值 平均溫度的最小值即為該年 度 31d 時段的最冷均溫 該 31d 起止日期即為該年 度最冷月起止日期 按歷年起止日期的日序平均值 得到 67a 的最冷月平均起始日期為第 6 天 即 1 月 6 日 平均終止日期為第 36 天 即 2 月 5 日 按年度月份統(tǒng)計 67a 內(nèi)湖南常德年度月均溫 最小值出現(xiàn)在 12 月的有 12a 最冷月份為 1 月和 2 月的分別有 45a 和 10a 說明常德地區(qū)最冷月份可 能出現(xiàn)在 12 月 也可能在 1 月和 2 月 從表 3 可知 常德地區(qū) 1951 2018 年最冷月最早出現(xiàn)在 12 月 2 日 1 月 1 日 1965 年 6 3 最晚出現(xiàn)在 2 月 12 日 3 月 13 日 1952 年 3 8 起始時間相差 71d 超過 2 個月 最冷月多年平均起止日期 1 月 6 日 2 月 5 日 平均時段為 1 月上旬 2 月上旬 最 早與最晚起始日期相差超過 1 個月 以多年平均時 段代替最冷月 則比最早的 1965 年最冷月起止日期 晚 35d 比最晚的 1952 年早 37d 起止日期的誤差 超過 1 個月 從表 3 可知 67a 的年度最冷月均溫從最低的 0 1 至最高的 6 7 之間變化 平均為 3 7 以最 冷月多年平均時段統(tǒng)計的月均溫變化范圍在 1 4 8 4 平均值 4 7 以 12 月 1 月和 2 月統(tǒng)計的 月均溫分別為 2 2 9 1 平均 7 1 1 6 8 6 平均 4 8 和 0 8 11 5 平均 6 6 無論是 平均時段還是月均溫可能最低的 12 月 翌年 2 月 其多年平均的時段均溫都高于最冷月溫度 根據(jù) 1951 2018 年最冷月多年平均時段 1 月和 2 月與最冷月的均溫 繪制最冷月與平均時段 12 月 1 月和 2 月溫度誤差的年際變化如圖 2 從圖可 知 67a 中 平均時段 12 月 1 月和 2 月與最冷月 溫度誤差 2 的年份分別有 56a 18a 54a 和 22a 誤差 2 的年份分別有 11a 49a 13a 和 45a 其 中平均時段和 1 月與最冷月溫度誤差最大值分別為 4 3 發(fā)生在 1955 年 和 4 2 出現(xiàn)在 2014 年 12 月和 2 月與最冷月溫度誤差最大值高達 7 9 分 別發(fā)生在 1969 年和 1955 年 可見 平均時段和 1 月與最冷月的溫度誤差相對較小 2 月次之 12 月 與最冷月的溫度誤差最大 根據(jù)歷年度最冷月多年平均時段 12 月 1 月 和 2 月與最冷月均溫的溫度偏差 統(tǒng)計 67a 內(nèi)不同時 段與最冷月均溫的最大溫度誤差 平均溫度誤差 均方根誤差 準確率 基本準確率和相對準確率等 從表 4 可知 研究期內(nèi)最冷月多年平均時段 1 月 2 月和 12 月的溫度比最冷月均溫分別偏高 1 0 1 1 2 8 和 3 4 平均時段與最冷月溫度誤差 最小 1 月次之 12 月誤差最大 同樣 均方根誤 差也是以平均時段最小 1 月次之 12 月誤差最大 這些統(tǒng)計檢驗指標結(jié)果表明 以平均時段統(tǒng)計最冷 月溫度效果最好 1 月次之 12 月最差 說明平均 時段估算最冷月溫度的準確率 基本準確率和相對 準確率均最高 1 月次之 12 月最差 以平均時段 估算最冷月溫度的相對準確率高達 83 6 以 1 月估 算最冷月溫度的相對準確率 80 6 比平均時段低 3 個百分點 而以 2 月和 12 月估算最冷月的相對準確 率則僅 32 8 和 26 9 比平均時段和 1 月降低了 50 個百分點之多 表 3 湖南常德站 67a 最冷月 1 2 和 12 月 和最冷月起止日期及時段均溫的對比 Table 3 Comparison of RAT TAT and start to end date SED of December January February and the average coldest 31days period AC31days with those of the coldest 31days period C31days in Changde Hunan province over 67 years 項目 Item 最冷月 C31days 最冷月多年平均時段 AC31days 12 月 December 1 月 January 2 月 February 最早起止日期 Earliest SED 12 02 01 01 最晚起止日期 Latest SED 02 12 03 13 平均起止日期 Average SED 01 06 02 05 01 06 02 05 12 01 12 31 01 01 01 31 02 01 02 28 平年 Normal year 02 01 02 29 閏年 Leap year 時段均溫變化范圍 RAT 0 1 6 7 1 4 8 4 2 2 9 1 1 6 8 6 0 8 11 5 時段均溫多年平均 TAT 3 7 4 7 7 1 4 8 6 6 第 8 期 葉爾克江 霍依哈孜等 對最熱月和最冷月溫度統(tǒng)計方法的思考 699 圖 2 平均時段和最冷月份 12 月 1 月和 2 月 與最冷月溫度誤差的年際變化 1951 2018 Fig 2 Temperature error between December January February AC31days and C31days from 1951 to 2018 綜合表 3 表 4 和圖 2 的結(jié)果 建議湖南常德地 區(qū)以最冷月起止日期的多年平均值作為最冷月溫度 統(tǒng)計時段 并按作物耐受的最冷月溫度指標閾值 在平均時段溫度基礎(chǔ)上降低 1 作為最冷月的溫度 多年平均值 建議不直接以 1 月統(tǒng)計最冷月溫度 否則可能由于實際溫度偏低 而使作物遭遇低溫災(zāi) 害 如果溫度誤差在 2 之內(nèi)為可接受的誤差 且相 對準確率大于 80 滿足實踐需要 則以 1 月統(tǒng)計最 冷月溫度也是可行的 但須在 1 月均溫多年平均值 基礎(chǔ)上降低 1 1 估算該地區(qū)的最冷月溫度 表 4 最冷月多年平均時段和最冷月份 12 月 1 月和 2 月 與最冷月均溫對比檢驗結(jié)果 1951 2018 Table 4 Comparison of temperature deviation between the average coldest 31days period AC31days December January February with those of the coldest 31days period C31days in 1951 2018 項目 Item 最大溫度誤差 MTE 平均溫度誤差 ATE 均方根誤差 RMSE 準確率 AR 基本準確率 BAR 相對準確率 RAR 多年平均時段 AC31days 4 3 1 0 1 4 38 8 59 7 83 6 1 月 January 4 2 1 1 1 5 38 8 56 7 80 6 2 月 February 7 9 2 8 3 4 7 5 17 9 32 8 12 月 December 7 9 3 4 3 9 3 0 11 2 26 9 3 結(jié)論與討論 3 1 結(jié)論 溫度對作物生長發(fā)育影響是一個持續(xù)的作用過 程 作物對溫度的反應(yīng)也是一個連續(xù)的生理過程 農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中的最熱 冷 月溫度 是在溫度變 化年周期中 持續(xù)一個月的時段平均溫度所對應(yīng)的 最高 低 溫度值 以年度 12 個月的月平均溫度最 高 低 值對應(yīng)的月份當作最熱 冷 月 則把持 續(xù)作用于作物的為時一個月的高 低 溫天氣過程 通過 月份 界限人為割裂 導致最熱 冷 月溫 度統(tǒng)計失真 本研究結(jié)果表明 最熱月溫度都大于 等于最熱月份溫度 最冷月溫度則小于等于最冷月 份溫度 最熱 冷 月份具有年際變化 最熱月份 一般在 6 7 和 8 月之間波動 而最冷月份則在 12 1 和 2 月之間變化 雖然大多數(shù)年份的最熱 或冷 月份在 7 月 1 月 但不能直接以 7 月代替最熱月 份和以 1 月代替最冷月份 直接以 7 月 1 月 統(tǒng)計 最熱 冷 月溫度 必然產(chǎn)生最熱月溫度被低估和 最冷月溫度被高估的溫度誤差 本研究以 31d 為月 時間尺度 采用滑動平均法統(tǒng)計各年度最熱 冷 月的起止時間和溫度的方法計算簡單方便 結(jié)果準 確 有效 適于推廣應(yīng)用 從湖南常德 1951 2018 年的逐日日平均氣溫數(shù) 據(jù)統(tǒng)計結(jié)果得知 年度最熱 冷 月時段的起止日 期并非最熱 冷 月份的起止日期 最熱月起止日 期在 6 月下旬 9 月上旬區(qū)間波動 年度最熱月起止 時間最早發(fā)生在 2006 年的 6 月 22 日 7 月 22 日 最 晚出現(xiàn)在 1954 年的 8 月 8 日 9 月 7 日 早晚相差超 中 國 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 700 過 1 個半月 多年平均的最熱月起止日期為 7 月中 旬 8 月中旬 最熱月平均時段 7 月和 8 月均溫分 別為 29 2 28 8 和 28 0 分別比最熱月均溫 29 7 低 0 5 0 9 和 1 7 以誤差 1 和 2 以 內(nèi)為標準 統(tǒng)計 67a 的基本準確率 平均時段統(tǒng)計最 熱月溫度的基本準確率和相對準確率分別為 89 6 和 98 5 比以 7 月為標準統(tǒng)計的準確率分別高 28 4 和 10 4 表明直接以 7 月統(tǒng)計最熱月溫度 在統(tǒng)計時間上比多年平均時段起止時間早 13 14d 溫度統(tǒng)計誤差更大 因此 在實際應(yīng)用中 建議不