鳳凰樹物候期觀測資料統計分析范文

本站小編為你精心準備了鳳凰樹物候期觀測資料統計分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

短期氣候預測是氣象工作中的難點,目前已有很多先進的數值預報模式方法,但預測的準確率仍不能與中短期天氣預報相比。由于云南的氣候干濕季分明,每年雨季開始的早晚對全省的農業生產起著至關重要的作用。所以對雨季開始期的預測是云南省短期氣候預測的重點項目。我國很早就有物候觀測,古人應用觀測到的物候現象來預測天氣變化也由來已久。在指導農事活動方面,全國各地都以當地的物候作為預報農時的指標[1]。自然物候常被作為一種重要、可靠的指示氣候變化的指標[2]。鄭景云等就曾經利用植物花期、樹木年輪、侯鳥遷徙等物候現象,建立了一些非常有用的預測模型[2-7]。蒙自農氣觀測站從1983年開始對鳳凰樹的芽開放、展葉、開花、葉變色、落葉等物候期進行觀測記錄。在實際工作中,發現了這些物候觀測資料可應用于單站雨季開始期預測。筆者在此基礎上更進一步對鳳凰樹物候觀測資料和雨季開始進行相關性分析,找到適合當地雨季開始期預測的實用方法和指標,以期為進一步提高雨季開始期預測準確率提供參考價值。

1資料與方法

1.1資料鳳凰樹各物候期觀測資料來自蒙自農氣觀測站。選擇芽開放期、展葉始期、開花始期、落葉始期為研究對象。各物候期多年平均日期采用1983~2009年27年平均值。

雨季開始期早晚的標準,按2002年云南省氣象局規定的《云南省短期氣候預測質量評定辦法的補充規定》確定:多年平均雨季開始日減去當年雨季開始日,偏早為“-”,推遲為“+”。蒙自多年平均雨季開始期為5月22日,那么早于5月22日或當日為“-”,晚于5月22日為“+”。

1.2方法

1.2.1因子選取。蒙自農氣觀測站從1983年開始進行鳳凰樹物候期觀測,到2009年已有27年資料。鳳凰樹物候期包括花牙膨大期、葉牙膨大期、花牙開放期、葉牙開放期、展葉始期、展葉盛期、花蕾出現期、開花始期、開花盛期、開花末期、葉變色期始期、葉完全變色期、落葉始期和落葉末期。由于部分物候期在1984、1994和1995年資料缺失,因此選取葉牙開放期、展葉始期、開花始期、落葉始期4個觀測資料齊全的物候期進行分析。

1.2.2分析方法。為說明鳳凰樹物候期可以應用于蒙自雨季開始期的預測中,在此先建立鳳凰樹各物候期與蒙自雨季開始期關系列聯表,然后對該統計結果進行χ2相關性檢驗,研究各物候期和雨季開始期之間是否相關。將Y事件和X事件均分為“1”、“0”2種情況,建立列聯表(表1)。

如果某一物候期與雨季開始期之間存在相關關系,將進一步計算它們之間的相關系數[8]。計算出相關系數后,再對相關系數進行t分布檢驗[8]。通過了顯著性檢驗的物候期,再應用逐步回歸的方法,建立次年蒙自雨季開始期距平的預報方程。方程建立后,還要用F檢驗方法[8]對方程進行回歸效果檢驗,方程通過檢驗后進行模式檢驗。

2結果與分析

2.1各物候期和雨季開始期的相關性

2.1.1葉芽開放期。葉芽開放期是指鳳凰樹葉芽的鱗片裂開,葉芽上部現出新鮮顏色的尖端的日期。鳳凰樹葉芽開放期平均日期為3月21日,早于3月21日為偏早,晚于3月21日為偏晚。統計分析得出,葉芽開放期偏早年份,雨季開始期偏早有10年,偏晚有2年;葉芽開放期偏晚年份,雨季開始期偏早有12年,偏晚有3年。對該統計結果進行相關性χ2檢驗,得出χ2計算=0.049,未能通過相關性檢驗。說明鳳凰樹葉芽開放期與蒙自雨季開始期兩者之間是相互獨立的,不具有顯著的相關關系。

2.1.2展葉始期。展葉始期是指鳳凰樹萌發的新梢,其上有兩片以上小葉初次平展展開的日期。鳳凰樹展葉始期平均日期為4月4日,早于4月4日為偏早,晚于4月4日為偏晚。統計分析得出,展葉始期偏早年份,雨季開始期偏早有9年,偏晚有4年;展葉始期偏晚年份,雨季開始期偏早有13年,偏晚有1年(表2)。對該統計結果進行χ2相關性檢驗。

說明鳳凰樹展葉始期與蒙自雨季開始期兩者之間存在顯著的相關關系,且置信水平達80%。鳳凰樹展葉始期與蒙自雨季開始期呈負相關,在鳳凰樹展葉始期偏晚的年份,蒙自雨季開始期易偏早,有92.9%的年份符合這一規律。但在鳳凰樹展葉始期偏早的年份,蒙自雨季開始期就不好確定。

2.1.3開花始期。花冠與花托分離叫開花,鳳凰樹上約5%花序開花的日期稱為開花始期。鳳凰樹開花始期平均日期為5月4日,早于5月4日為偏早,晚于5月4日為偏晚。統計分析得出,開花始期偏早年份,雨季開始期偏早有13年,偏晚有3年;開花始期偏晚年份,雨季開始期偏早有8年,偏晚有2年。對該統計結果進行χ2相關性檢驗,得出χ2計算=0·006,未能通過相關性檢驗。說明鳳凰樹開花始期與蒙自雨季開始期兩者之間是相互獨立的,不具有顯著的相關關系。

2.1.4落葉始期。落葉始期是指鳳凰樹葉片逐漸變黃后,第一批黃葉落下的日期。鳳凰樹落葉始期平均日期為10月19日,早于10月19日為偏早,晚于10月19日為偏晚。統計分析得出,落葉始期偏早年份,次年蒙自雨季開始期偏早有11年,偏晚為0年;落葉始期偏晚年份,雨季開始期偏早葉有11年,偏晚有4年(表3)。對該統計結果進行χ2相關性檢驗,得出χ2計算=3.467,查表χ2(0.10,1)=2.71,χ2計算>χ2(0.10,1),通過信度α=0.10的顯著性檢驗。說明鳳凰樹落葉始期與蒙自雨季開始期兩者之間存在顯著的相關關系,置信水平達90%。鳳凰樹落葉始期與蒙自雨季開始期呈正相關,在鳳凰樹落葉始期偏早的年份,次年蒙自雨季開始期易偏早,有100%的年份符合這一規律。但在鳳凰樹落葉始期偏晚的年份,蒙自雨季開始期也不好確定。

2.2各物候期和雨季開始期的相關系數通過χ2檢驗,發現鳳凰樹物候期中展葉始期和落葉始期分別與當年和次年的蒙自雨季開始期存在顯著相關關系。下面根據展葉始期、落葉始期、蒙自雨季開始期的偏早或推遲的天數即距平值(表4),分別計算2個物候期與蒙自雨季開始期之間的相關系數,進一步闡明它們的相關關系。

鳳凰樹展葉始期取1983~2009年共27年資料。計算得到展葉始期與雨季開始期之間的相關系數r=-0.21。對相關系數進行t分布檢驗,計算得到t=-1.074。自由度為25,α=0.20時,tα=1.318。|t|<tα,接受總體相關系數ρ=0,表明鳳凰樹展葉始期與蒙自雨季開始期之間不存在顯著相關。

鳳凰樹落葉始期取1983~2008年,雨季開始期取1984~2009年,共26年資料。計算得到落葉始期與雨季開始期之間的相關系數r=0.26。對相關系數進行t分布檢驗,計算得到t=1.319。自由度為24,α=0.20時,tα=1.318。|t|>tα,總體相關系數ρ≠0,表明鳳凰樹落葉始期與蒙自雨季開始期之間存在相關。

2.3預報方程的建立從以上分析得到鳳凰樹的物候期中只有落葉始期與蒙自雨季開始期之間的相關系數通過了信度80%的檢驗。應用逐步回歸的方法,用鳳凰樹落葉始期距平建立次年蒙自雨季開始期距平的預報方程,并留出2005~2009年的資料進行模式檢驗。

用F檢驗方法對方程進行回歸效果檢驗,計算得到F=5.00。α=0.05,自由度為(1,20)時,Fα=4.35,F>Fα,回歸效果顯著。用2005~2009年的資料進行模式檢驗,得到檢驗結果如表5所示。由表5可見,計算值與實際值相差0~5d有1個,相差6~10d有1個,相差11~15d有1個,相差20d以上有2個。在實際預測中,預測結論一般跨度為兩旬。因此,檢驗結果說明方程模擬效果良好,但是還未達到最佳效果。

用預報方程對蒙自2010年度雨季開始期進行預報。2009年鳳凰樹落葉始期是7月8日,應用方程計算出蒙自雨季開始期是4月15日,為特早。2010年蒙自雨季開始期的實際日期是5月2日,為特早。計算值與實際值相差17d,趨勢預測正確。

3ElNino對預報方程的影響

ElNino被認為是年際氣候變化的最強信號,它的發生常給全球許多地方帶來嚴重氣象災害,因此受到全世界的普遍關注。在該研究中,發現ElNino事件對預報方程建立也有影響。由圖1可見,偏離線性回歸最遠的3個點a、b、c分別對應1987、1997、1998年的雨季開始期。這3年的雨季開始期都恰是ElNino事件影響的季節,而且強度都達到了強事件,其中1997/1998的這次還是近百年來最強的暖事件[9]。因此,當雨季開始期遇到強ElNino事件時,鳳凰樹前一年的落葉始期就不應作為預測雨季開始期的因子,預報方程的計算結果也將失去參考價值。

4結論

(1)在鳳凰樹葉牙開放期、展葉始期、開花始期、落葉始期4個觀測資料齊全的物候期中,只有展葉始期和落葉始期這2個物候期通過相關性檢驗,與蒙自雨季開始期存在相關關系。

(2)鳳凰樹展葉始期與當年蒙自雨季開始期存在負相關。當展葉始期偏晚時,雨季開始易偏早,但當展葉始期偏早時,雨季開始期仍不好確定。

(3)鳳凰樹落葉始期與次年蒙自雨季開始期存在正相關。當落葉始期時偏早,雨季開始易偏早,但當落葉始期偏晚時,雨季開始期也不好確定。

(4)通過鳳凰樹落葉始期與次年蒙自雨季開始期關系的分析,可以建立預測蒙自雨季開始時間的預報方程,模擬值與實際值相差均在20d以內。預報方程的建立對通過物候期來預測開始期具有一定的參考價值,在2010年的雨季開始期預測的實際應用中預測較準確。但雨季開始期恰逢強ElNino事件時,鳳凰樹各物候期不應作為預測雨季開始期的因子。