对最热月和最冷月温度统计方法的思考_叶尔克江_霍依哈孜.pdf

第 8 期 叶尔克江 霍依哈孜等 对最热月和最冷月温度统计方法的思考 693 中国农业气象 Chinese Journal of Agrometeorology 2021 年 doi 10 3969 j issn 1000 6362 2021 08 007 叶尔克江 霍依哈孜 姜会飞 戴安然 对最热月和最冷月温度统计方法的思考 J 中国农业气象 2021 42 8 693 702 对最热月和最冷月温度统计方法的思考 叶尔克江 霍依哈孜 1 姜会飞 2 戴安然 2 1 新疆昌吉州气象局 新疆昌吉 831100 2 中国农业大学资源与环境学院 北京 100193 摘要 最热月和最冷月温度是农业气候区划的常用指标 最热 冷 月的时间和温度具有时空变化性 传统 方法以 7 月和 1 月直接计算最热月和最冷月温度 与实际有误差 探寻相对准确的最热 冷 月温度统计方 法是气象服务农业防灾减灾的课题 本研究利用湖南常德地面气象站 1951 2018 年逐日温度数据 以 31d 为 月时间长度 统计各年度连续 31d 的滑动平均温度 确定最热 冷 月起止日期及其月平均气温 对比分析 最热 冷 月多年平均时段 最热 冷 月份温度与最热 冷 月温度的差异 结果表明 1 最热月跨越 6 月下旬 9 月上旬 多年平均时段为 7 月中旬 8 月中旬 该时段 7 月和 8 月的平均气温比最热月平均气温 分别偏低 0 5 0 9 和 1 7 2 最冷月跨越 12 月上旬 翌年 3 月中旬 多年平均时段在 1 月上旬 2 月 上旬 该时段 1 月和 2 月的平均气温比最冷月平均气温分别偏高 1 0 1 1 和 2 9 3 以温度误差 1 0 为标准 则以多年平均时段统计最热月气温的准确率接近 90 而以 7 月为标准统计其准确率仅 61 2 说明以多年平均时段统计最热月气温比 7 月更加准确有效 4 以温度误差 2 0 为标准 则以多年平均时 段和 1 月统计最冷月气温的准确率都超过 80 相对而言 平均时段效果略好于 1 月 综上所述 最热 冷 月多年平均时段比 7 月 1 月 统计最热 冷 月气温的误差相对小且准确率高 因此 建议估算最热 冷 月温度时 不再直接采用 7 月 1 月 而是以最热 冷 月的多年平均时段 并根据实际统计结果对温度指 标作相应调整 关键词 最热月 最冷月 滑动平均法 温度 准确率 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 基金项目 科技部 十三五 国家重点研发计划项目课题 林果水旱灾害及其演变规律研究 2017YFC1502801 热带与特色林果气象灾害监测预警技术与业务平台 2019YFD1002203 通讯作者 姜会飞 博士 副教授 主要从事农业气象预报和灾害风险研究 E mail jianghuifei 第一作者联系方式 叶尔克江 霍依哈孜 E mail erke ap 中 国 农 业 气 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 最热 冷 月温度是常用于表征地区农业热量 资源的农业气候区划指标 最热月温度反映高温阶 段的热状况 最冷月温度反映寒冷程度 1 4 某地最 冷月温度用于评判热作 热带作物 能否在该地区 全年生长 越冬作物能否安全越冬和冬季是否有冻 害风险等 最冷月最低气温是北方冬小麦越冬冻害 研究中常用的农业气象指标 4 5 最热月温度是影响 积温利用的限制因子 在年总积温较多 但最热月 温度相对低的地方 某些喜温作物的栽培就受到限 制 温度过高对农作物会造成高温热害或干热风危 害等 6 作物种植适宜区划中 最热月和最冷月温度 常被选为一级区划气候因子 农业气候区划中使用的最热 冷 月温度指标 指的是农作物生命活动过程中 对统计年度为时一 个月时段的平均温度要求的最高 低 阈值 农业 气象学的理论研究和实践应用中 以 7 月 1 月 直 接计算最热 冷 月温度的现象很普遍 2 3 7 10 其 实 最热 冷 月的 月 与 1 12 个月的 月 是 有区别的 前者是指一个月时间长度的阶段 后者 则对应全年内 1 12 月的某个月份 前者日期在年际 间是变化的 而后者日期在年际间是固定不变的 前者时长是固定的一个月的统计天数 后者时长则 随月份变化 如果以 1 月和 7 月的天数 31d 为一个 月的时段长度 则统计年度中连续 31d 的滑动平均 温度最高 低 值对应该年度最热 冷 月时段及 月时段均温 直接从年度 12 个月的月均温中挑选最 大 小 值作为最热 冷 月温度 可能导致实际 最热 冷 月时段的人为割裂和最热 冷 月温度 的统计失真 最冷月一般发生在冬季 最热月出现于夏季 气象领域常以 3 5 月为春季 6 8 月为夏季 9 11 月为秋季 12 月 翌年 2 月为冬季 按当年 3 月 翌 年 2 月为一个年度划分四季 11 考虑农作物从营养 生长向生殖生长发育过程中 对温度表现为由低至 高的变化需求 综合多年生植物 越冬农作物的生 命活动和农事活动过程 统计最热月和最冷月温度 的年度时间 以始于冬终于秋 从前一年 12 月 翌 年 11 月为宜 对中国气象局地面气象台站网多站 1951 2018 年逐日温度统计分析发现 最热月并不都在 7 月 最冷月也不都在 1 月 直接以 7 月 1 月 统计最热 冷 月温度是有误差的 其结果在指导实践应用中 可能因信息失真而产生风险 最热 冷 月起止日 期和温度在年际间有何变化 与从统计年度的 12 个 第 8 期 叶尔克江 霍依哈孜等 对最热月和最冷月温度统计方法的思考 695 月中挑选的月均温最高 低 值在时间和温度上有 何差异 探索准确统计最热 冷 月温度的方法是 气象服务农业的业务应用和农业气候区划中迫切需 要解决的问题 本研究拟以湖南常德地面气象站 1951 2018 年逐日气温日均值观测数据为例 统计分 析 12 月 翌年 11 月的各年度最热 冷 月份平均温 度与月时段长 31d 的最热 冷 月均温 对比分析 不同月份 时段与最热 冷 月的起止日期和温度 差异 探索相对准确有效的最热 冷 月温度统计 方法 1 资料与方法 1 1 资料来源 湖南省常德地面气象站 台站编号 57662 纬度 29 3 N 经度 111 41 E 海拔高度 35m 1951 2018 年逐日日均气温资料 其中 1967 年 8 10 月缺测 数据来源于中国气象局地面气象观测网 1 2 研究方法 1 2 1 资料处理 以 12 月 翌年 11 月为一个年度 为获取最大量 的最热 冷 月数据信息 对于年度不完整的年份 按最热月起止时间出现的可能范围 6 9 月 最冷月 起止时间出现的可能范围 12 月 翌年 3 月进行统计 因此 在不连续的年份序列中 第 1 年只能统计求 得最热月的起止日期和平均温度 而不能获取最冷 月信息 以上 68a 数据中 最热月可获得 1951 1966 年和 1968 2018 年共 67a 统计结果 缺 1967 年度最 热月的数据信息 最冷月统计时段中 由于第一个 统计年度缺 1950 年 12 月的观测数据 不能获得准 确的 1951 年度最冷段信息 也只有 67a 统计结果 1 2 2 最热月份和最冷月份 统计年度 12 月 翌年 11 月共 12 个月的各月平 均气温 月均温最高的月份为最热月份 月均温最 低的月份为最冷月份 受季风气候影响 最热 冷 月份具有时空变化 各地最热月份和最冷月份分别 在 6 8 月和 12 月 翌年 2 月间波动 且最热月份多 出现在 7 月 最冷月份多为 1 月 1 2 3 最热月和最冷月 年度 12 个月中 除 2 月平年 28d 和闰年 29d 外 其他 4 个月 30d 7 个月 31d 平年一个月平均 30 42d 闰年一个月平均 30 5d 依据各地大多数最热月份为 7 月和最冷月份为 1 月 且这两个月的天数都是 31d 为对比最热 冷 月与最热 冷 月份的温度差异 假设最热 冷 月与最热 冷 月份的时长相等 以 31d 为一个月的时间长度 统计连续 31d 的滑动 平均温度 从滑动平均值中挑选出该年度中 31d 平 均温度的最高 低 值 这个最高 低 温对应的 31d 就是该年度的最热 冷 月 这 31d 对应的起止 日期就是该年度最热 冷 月的起止日期 这个最 高 低 温就是该年度最热 冷 月温度 1 2 4 多年平均最热 冷 月的起止日序与日期 把历年最热 冷 月起止日期换算为年日序 分别求取起始和终止日序的多年平均值 得到该地 区多年平均最热 冷 月的起止日序 以多年平均 日序换算日期时 2 月以平年 28d 计算 即多年平均 起止日期对应平年日期 以多年平均最热 冷 月 日序换算某年度的对应日期时 则以多年平均最热 冷 月起止日序为基准 根据 2 月平年 28d 闰年 29d 计算 因此平年和闰年多年平均的最热月起止时 期相差 1d 最冷月起止日期在 1 月前和 2 月后有平 年和闰年差异 在 1 2 月之间的日序转换为日期则 无平年和闰年之分 1 3 检验方法 根据湖南常德地区 1951 2018 年的逐日日均温 统计各年度最热月温度与对应多年平均最热月起止 日序所在时段 7 月和 8 月平均温度的偏差 则相应 时段与最热月温度的偏差绝对值就是该时段统计最 热月温度所产生的温度误差 统计各年度最冷月温 度与对应多年平均最冷月起止日序所在时段 12 月 1 月和 2 月平均温度的偏差 则相应时段与最冷月温 度的偏差绝对值就是以该时段统计最冷月温度所产 生的温度误差 气象部门业务应用以温度误差在 2 以内为准 确 12 但农业气象学指标受作物品种及其发育阶 段不同而有差异 分别以温度误差 0 5 1 0 和 2 0 为指标 IT Index Temperature 采用温度误 差均值 ATE Average Temperature Error 均方根误差 RMSE Root Mean Square Error 和准确率 AR Accuracy 检验不同时段对最热 冷 月温度的统计 效果 计算方法为 n ii i1 1 ATE ET RT n 1 n 2 ii i1 1 RMSE ET RT n 2 中 国 农 业 气 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 为第 i 年度的最热 冷 月均温 RT i 为 31d 滑动计算的第 i 年度热 冷 均段或对比月份 的均温 单位均为 n 是统计年度数 m 为温度误 差小于指标温度 IT 的年数 n i 为第 i 年度热 冷 均段或对比月份的均温相对最热 冷 月均温是否 准确的计数 分别按 IT 对应 0 5 1 0 和 2 0 取 值统计温度准确率 基本准确率和相对准确率 2 结果与分析 2 1 最热月起止日期和月均温 根据湖南常德地区 1951 2018 年逐日日均温数 据 以 12 月 翌年 11 月为一个年度 利用滑动平均 法统计各年度 6 月 1 日 9 月 30 日连续 31d 的滑动平 均值 得到的平均温度最大值即为该年度最热月温 度 该 31d 的起止日期即为该年度最热月的起止日 期 按历年最热月起止日期的日序平均值 得到 67a 的最热月起始日期年日序的多年平均为第 194 天 转换为日期则对应平年的 7 月 14 日 闰年的 7 月 13 日 最热月终止日期年日序的多年平均为第 224 天 转换为日期对应平年 8 月 13 日 闰年 8 月 12 日 按年度月份统计 湖南常德 67a 中 年度月均温最 大值出现在 7 月的有 52a 最热月份为 8 月的有 15a 说明常德地区最热月份可能出现在 7 月 也可能在 8 月 从表 1 的各年度最热月起止日期的统计结果 可知 常德地区 1951 2018 年最热月最早为 6 月 22 日 7 月 22 日 发生在 2006 年 31d 时段月均 温 30 6 最晚在 8 月 8 日 9 月 7 日 1954 年 28 8 早晚相差 48d 超过 1 个半月 最热月多 年平均时段为 7 月中旬 8 月中旬 平年和闰年日序 相同 仅在日期上相差 1d 最热月多年平均起止日 期处于最热月最早与最晚时期之间 与最早和最晚 起始日期相差超过 20d 最热月份在 7 月或 8 月 因 此 统计最热月份时对 7 月和 8 月分别进行 7 月和 8 月起止日期早晚相差 31d 7 月和 8 月的起始日期 比最热月多年平均日期晚近半个月和一个半月 最 热月多年平均起止日期在 7 8 月 始期与 7 和 8 月 始期相差近半个月 如果以 7 月代替最热月 则比 最早的 2006 年最热月起止日期晚 9d 比最晚的 1954 年早 38d 如果以 8 月代替最热月 则比最早的 2006 年最热月起止日期晚 40d 比最晚的 1954 年早 7d 如果以最热月多年平均时段代替最热月 则平年和 闰年分别比最早的 2006 年最热月起止日期晚 20d 和 21d 比最晚的 1954 年早 25d 和 26d 从表 1 可知 67a 的年度最热月均温从最低的 27 1 发生在 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 动 平均为 29 7 以最热月多年平均时段统计的 月均温变化范围为 26 6 31 8 平均值 29 2 以 7 月和 8 月统计的月均温分别为 26 3 31 0 平均 28 8 和 25 2 30 2 平均 28 0 无论平 均时段还是 7 月或 8 月 其多年平均月均温都低于 最热月平均温度 表 1 湖南常德站 67a 最热月和最热月份起止日期及其时段均温的对比 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 项目 Item 最热月 H31days 最热月多年平均时段 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 闰年 Leap year 07 01 07 31 08 01 08 31 时段均温变化范围 RAT 27 1 31 9 26 6 31 8 26 3 31 0 25 2 30 2 时段均温多年平均 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 叶尔克江 霍依哈孜等 对最热月和最冷月温度统计方法的思考 697 根据 1951 2018 年各年度最热月平均时段 7 月 和 8 月与最热月均温 绘制最热月与平均时段 7 月 和 8 月温度误差的年际变化如图 1 从图可知 最热 月多年平均时段温度与最热月温度误差最大值为 1954 年的 2 1 是 67a 内误差 2 的唯一年份 7 月 平均气温与最热月温度误差 2 的有 8a 最大为 1983 年的 2 7 8 月平均气温与最热月温度误差 2 的多 达 19a 有 6a 误差在 3 以上 其中 1958 1971 2001 和 2005 年的温度误差高达 3 6 从图 1 可以 直观看出 以最热月多年平均时段统计的气温与最 热月温度的误差较小 且年际间相对稳定 根据历年度最热月多年平均时段 7 月和 8 月与 最热月均温的温度偏差 统计 67a 不同时段与最热月 均温的最大温度误差 平均温度误差 均方根误差 准确率 基本准确率和相对准确率等 列于表 2 从 表可知 最热月多年平均时段 7 月和 8 月的温度比 最热月均温分别偏低 0 5 0 9 和 1 7 平均时段 与最热月温度误差最小 7 月次之 8 月的误差最大 同样 均方根误差也是平均时段最小 7 月次之 8 月的差最大 说明以平均时段统计最热月温度效果最 好 7 月次之 8 月最差 以温度误差分别在 0 5 1 0 和 2 0 以内统计准确率 基本准确率和相对准 确率结果也表明 平均时段估算最热月温度最为准 确 7 月次之 8 月最差 以平均时段估算最热月温 度时 温度误差 1 0 的基本准确率高达 89 6 以 7 月估算最热月温度的基本准确率 61 2 比平均 时段低 28 4 以 8 月估算最热月的基本准确率 22 4 准确率仅为平均时段和 7 月的 1 4 1 3 综合表 1 表 2 和图 1 的数据对比结果 建议以 最热月起止日期的多年平均值作为最热月温度统计 时段 并按作物耐受的最热月温度指标阈值 在平 均时段温度基础上相应调高 0 5 作为最热月的温 度多年平均值 建议不直接以 7 月统计最热月温度 否则可能由于实际温度偏高 而使作物遭遇高温灾 害 如果温度误差在 2 之内为可接受的误差 且相 对准确率大于 80 满足实际需要 则以 7 月统计最 热月温度也是可行的 但要在 7 月均温多年平均值 基础上增加 0 9 估算该地区的最热月温度 图 1 平均时段和最热月份 7 月和 8 月 与最热月温度误差的年际变化 1951 2018 年 Fig 1 Variation of temperature error between July August AH31days and H31days from 1951 to 2018 表 2 最热月多年平均时段和最热月份 7 月和 8 月 与最热月均温对比检验结果 1951 2018 年 Table 2 Comparisons of temperature deviation between AH31days July August with those of H31days 1951 2018 项目 Item 最大温度误差 MTE 平均温度误差 ATE 均方根误差 MSE 准确率 AR 基本准确率 BAR 相对准确率 RAR 多年平均时段 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 国 农 业 气 象 第 42 卷 698 2 2 最冷月起止日期和月均温 统计各年度 12 月 1 日 3 月 30 日时段内 连续 31d 气温的滑动平均值 平均温度的最小值即为该年 度 31d 时段的最冷均温 该 31d 起止日期即为该年 度最冷月起止日期 按历年起止日期的日序平均值 得到 67a 的最冷月平均起始日期为第 6 天 即 1 月 6 日 平均终止日期为第 36 天 即 2 月 5 日 按年度月份统计 67a 内湖南常德年度月均温 最小值出现在 12 月的有 12a 最冷月份为 1 月和 2 月的分别有 45a 和 10a 说明常德地区最冷月份可 能出现在 12 月 也可能在 1 月和 2 月 从表 3 可知 常德地区 1951 2018 年最冷月最早出现在 12 月 2 日 1 月 1 日 1965 年 6 3 最晚出现在 2 月 12 日 3 月 13 日 1952 年 3 8 起始时间相差 71d 超过 2 个月 最冷月多年平均起止日期 1 月 6 日 2 月 5 日 平均时段为 1 月上旬 2 月上旬 最 早与最晚起始日期相差超过 1 个月 以多年平均时 段代替最冷月 则比最早的 1965 年最冷月起止日期 晚 35d 比最晚的 1952 年早 37d 起止日期的误差 超过 1 个月 从表 3 可知 67a 的年度最冷月均温从最低的 0 1 至最高的 6 7 之间变化 平均为 3 7 以最 冷月多年平均时段统计的月均温变化范围在 1 4 8 4 平均值 4 7 以 12 月 1 月和 2 月统计的 月均温分别为 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 无论是 平均时段还是月均温可能最低的 12 月 翌年 2 月 其多年平均的时段均温都高于最冷月温度 根据 1951 2018 年最冷月多年平均时段 1 月和 2 月与最冷月的均温 绘制最冷月与平均时段 12 月 1 月和 2 月温度误差的年际变化如图 2 从图可 知 67a 中 平均时段 12 月 1 月和 2 月与最冷月 温度误差 2 的年份分别有 56a 18a 54a 和 22a 误差 2 的年份分别有 11a 49a 13a 和 45a 其 中平均时段和 1 月与最冷月温度误差最大值分别为 4 3 发生在 1955 年 和 4 2 出现在 2014 年 12 月和 2 月与最冷月温度误差最大值高达 7 9 分 别发生在 1969 年和 1955 年 可见 平均时段和 1 月与最冷月的温度误差相对较小 2 月次之 12 月 与最冷月的温度误差最大 根据历年度最冷月多年平均时段 12 月 1 月 和 2 月与最冷月均温的温度偏差 统计 67a 内不同时 段与最冷月均温的最大温度误差 平均温度误差 均方根误差 准确率 基本准确率和相对准确率等 从表 4 可知 研究期内最冷月多年平均时段 1 月 2 月和 12 月的温度比最冷月均温分别偏高 1 0 1 1 2 8 和 3 4 平均时段与最冷月温度误差 最小 1 月次之 12 月误差最大 同样 均方根误 差也是以平均时段最小 1 月次之 12 月误差最大 这些统计检验指标结果表明 以平均时段统计最冷 月温度效果最好 1 月次之 12 月最差 说明平均 时段估算最冷月温度的准确率 基本准确率和相对 准确率均最高 1 月次之 12 月最差 以平均时段 估算最冷月温度的相对准确率高达 83 6 以 1 月估 算最冷月温度的相对准确率 80 6 比平均时段低 3 个百分点 而以 2 月和 12 月估算最冷月的相对准确 率则仅 32 8 和 26 9 比平均时段和 1 月降低了 50 个百分点之多 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时段均温的对比 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 项目 Item 最冷月 C31days 最冷月多年平均时段 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 闰年 Leap year 时段均温变化范围 RAT 0 1 6 7 1 4 8 4 2 2 9 1 1 6 8 6 0 8 11 5 时段均温多年平均 TAT 3 7 4 7 7 1 4 8 6 6 第 8 期 叶尔克江 霍依哈孜等 对最热月和最冷月温度统计方法的思考 699 图 2 平均时段和最冷月份 12 月 1 月和 2 月 与最冷月温度误差的年际变化 1951 2018 Fig 2 Temperature error between December January February AC31days and C31days from 1951 to 2018 综合表 3 表 4 和图 2 的结果 建议湖南常德地 区以最冷月起止日期的多年平均值作为最冷月温度 统计时段 并按作物耐受的最冷月温度指标阈值 在平均时段温度基础上降低 1 作为最冷月的温度 多年平均值 建议不直接以 1 月统计最冷月温度 否则可能由于实际温度偏低 而使作物遭遇低温灾 害 如果温度误差在 2 之内为可接受的误差 且相 对准确率大于 80 满足实践需要 则以 1 月统计最 冷月温度也是可行的 但须在 1 月均温多年平均值 基础上降低 1 1 估算该地区的最冷月温度 表 4 最冷月多年平均时段和最冷月份 12 月 1 月和 2 月 与最冷月均温对比检验结果 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 项目 Item 最大温度误差 MTE 平均温度误差 ATE 均方根误差 RMSE 准确率 AR 基本准确率 BAR 相对准确率 RAR 多年平均时段 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 结论与讨论 3 1 结论 温度对作物生长发育影响是一个持续的作用过 程 作物对温度的反应也是一个连续的生理过程 农业气候区划中的最热 冷 月温度 是在温度变 化年周期中 持续一个月的时段平均温度所对应的 最高 低 温度值 以年度 12 个月的月平均温度最 高 低 值对应的月份当作最热 冷 月 则把持 续作用于作物的为时一个月的高 低 温天气过程 通过 月份 界限人为割裂 导致最热 冷 月温 度统计失真 本研究结果表明 最热月温度都大于 等于最热月份温度 最冷月温度则小于等于最冷月 份温度 最热 冷 月份具有年际变化 最热月份 一般在 6 7 和 8 月之间波动 而最冷月份则在 12 1 和 2 月之间变化 虽然大多数年份的最热 或冷 月份在 7 月 1 月 但不能直接以 7 月代替最热月 份和以 1 月代替最冷月份 直接以 7 月 1 月 统计 最热 冷 月温度 必然产生最热月温度被低估和 最冷月温度被高估的温度误差 本研究以 31d 为月 时间尺度 采用滑动平均法统计各年度最热 冷 月的起止时间和温度的方法计算简单方便 结果准 确 有效 适于推广应用 从湖南常德 1951 2018 年的逐日日平均气温数 据统计结果得知 年度最热 冷 月时段的起止日 期并非最热 冷 月份的起止日期 最热月起止日 期在 6 月下旬 9 月上旬区间波动 年度最热月起止 时间最早发生在 2006 年的 6 月 22 日 7 月 22 日 最 晚出现在 1954 年的 8 月 8 日 9 月 7 日 早晚相差超 中 国 农 业 气 象 第 42 卷 700 过 1 个半月 多年平均的最热月起止日期为 7 月中 旬 8 月中旬 最热月平均时段 7 月和 8 月均温分 别为 29 2 28 8 和 28 0 分别比最热月均温 29 7 低 0 5 0 9 和 1 7 以误差 1 和 2 以 内为标准 统计 67a 的基本准确率 平均时段统计最 热月温度的基本准确率和相对准确率分别为 89 6 和 98 5 比以 7 月为标准统计的准确率分别高 28 4 和 10 4 表明直接以 7 月统计最热月温度 在统计时间上比多年平均时段起止时间早 13 14d 温度统计误差更大 因此 在实际应用中 建议不