王立超，申子彬，周溥佳

(寧?？h氣象局，浙江 寧海 315600)

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南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)預報方法

王立超，申子彬，周溥佳

(寧?？h氣象局，浙江 寧海 315600)

根據(jù)浙江省寧?？h雞籠山2013—2014年氣象資料與溫鹽特種站資料，利用統(tǒng)計檢驗結(jié)果，結(jié)合氣象因子與南美白對蝦海水養(yǎng)殖直接影響因子(水溫、鹽度等)的影響關(guān)系，根據(jù)影響對蝦生長發(fā)育的關(guān)系大小對因子進行權(quán)重疊加，得到南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)。最后利用2015—2016年數(shù)據(jù)進行驗證，對養(yǎng)殖氣象指數(shù)進行修正改進，最終得到南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)。

南美白對蝦； 氣象指數(shù)； 權(quán)重疊加

南美白對蝦多采用池塘養(yǎng)殖，對水溫等環(huán)境條件要求較高，而氣溫等氣象因子直接影響著池塘水溫等環(huán)境條件。陳昌生等[1]研究了南美白對蝦攝食、生長及存活與溫度的關(guān)系，從水溫的漸變、突變等不同出發(fā)點研究了對蝦生長發(fā)育與溫度的直接關(guān)系；崔瑩等[2]從溶氧水平和鹽度兩個方面探討了其與對蝦瞬時耗氧速率的關(guān)系。已有的研究從多個方面闡述了南美白對蝦生長發(fā)育與相關(guān)因子的關(guān)系[3-6]，但尚未對海水養(yǎng)殖氣象指數(shù)進行研究。本文通過研究各氣象因子與對蝦生長環(huán)境的關(guān)系，以期得到一個養(yǎng)殖氣象指數(shù)，可簡要說明養(yǎng)殖適宜程度，以便于養(yǎng)殖戶在實際生產(chǎn)過程中加以利用。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文所用的氣象資料取自寧?？h雞籠山區(qū)域自動氣象站的常規(guī)觀測資料，養(yǎng)殖塘資料取自南洋港溫鹽浮標站，觀測密度為0.5 h，區(qū)域自動站與海水養(yǎng)殖塘的距離為3 m，對于養(yǎng)殖塘的氣象要素具有很好的代表性。由于南美白對蝦主要養(yǎng)殖時間為6—9月，故本文主要針對該時間段內(nèi)氣象因子對南美白對蝦生長水環(huán)境的影響進行研究。

1.2 氣象指數(shù)設(shè)計原理

氣象指數(shù)的設(shè)計是依據(jù)氣象要素的敏感度和依從性，將各種氣象要素進行綜合的結(jié)果， 以不同的數(shù)學或統(tǒng)計函數(shù)來表征[7]。

不同種類的氣象指數(shù)函數(shù)有不同的表達方式，通常的表達形式為：

Sp=f(x1,x2,x3,…,xn)。

式中Sp為氣象指數(shù), 是由氣象因子所組成的函數(shù), 其中氣象因子是經(jīng)過嚴格挑選的, 能反映出它本身對氣象指數(shù)所具有的敏感度和依從性, 依據(jù)這些因子設(shè)計不同種類的氣象指數(shù), 既可以是統(tǒng)計函數(shù),也可用線性或非線性數(shù)學式來表示。

氣象指數(shù)設(shè)計的數(shù)學表達式：

Sp=f(x1,x2,x3,…,xn)=

式中，Sp為氣象指數(shù)值，f(x)為求算氣象指數(shù)的函數(shù)，區(qū)間[Sp1, Sp2]為氣象指數(shù)值域，textn為對應級別的建議、措施等。

2 氣象條件對南美白對蝦養(yǎng)殖的影響

2.1 氣溫的影響

在南美白對蝦整個發(fā)育期中，水溫對其攝食、生長及存活的影響較大，而氣溫直接影響了水溫的高低。利用2013—2014年寧?？h雞籠山氣象數(shù)據(jù)，將6—9月所有氣象要素(包括當日與前一到兩日的氣溫、濕度、降水、風向風速等16類數(shù)據(jù))及海水養(yǎng)殖溫鹽浮標站的氣溫數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析及線性回歸，分別得出與平均水溫、最高水溫、最低水溫的擬合方程：

平均水溫回歸方程：Y=0.26X1+0.549X2-0.134X3+0.158X4+0.052X5-1.238(R=0.969;R2=0.94)。

式中：X1為當日最高氣溫；X2為前一日平均氣溫；X3為前一日極大風速；X4為前兩日最高氣溫；X5為當日相對濕度。

最高水溫回歸方程：Y=0.186X1+0.353X2-0.105X3+0.301X4+0.106X5+3.553(R=0.957;R2=0.916)。

式中：X1為當日平均氣溫；X2為當日最高氣溫；X3為當日極大風速；X4為前一日最高氣溫；X5為前兩日最高氣溫。

最低水溫回歸方程：Y=0.267X1+0.013X2+0.58X3-0.257X4+0.122X5+2.892(R=0.958;R2=0.917)。

式中：X1為當日平均氣溫；X2為前一日雨量；X3為前一日平均氣溫；X4為前一日最大風速；X5為前兩日最高氣溫。

三類水溫回歸方程復相關(guān)系數(shù)均達到0.95以上，且均通過了0.01信度檢驗，從方程看，水溫與氣溫關(guān)系密切，且總體呈現(xiàn)正相關(guān)，其中平均水溫、最低水溫與前一日的平均氣溫關(guān)系最為密切，而最高水溫與當日的最高氣溫的一致性較好。

陳昌生等[1]研究表明，南美白對蝦忍受的高、低溫極限分別為41 ℃和4 ℃。寧海南美白對蝦的主要養(yǎng)殖季節(jié)為6—9月，因而研究氣溫對其的影響應主要考慮高溫的影響。由圖1可見，水溫實測值和水溫預報值變化趨勢基本一致，且利用日最高氣溫等要素得出的回歸方程對日最高水溫的預報值與實測值也基本吻合。所以，通過日最高氣溫對最高水溫的預報是可行的。

圖1 2013年日最高水溫實況、預報與日最高氣溫實況分布曲線

根據(jù)寧海縣氣象局多次走訪調(diào)研及之前的研究[8]結(jié)果，南美白對蝦最適水溫為25～32 ℃；極低水溫為6 ℃；極高水溫為43.5 ℃。采用日最高水溫回歸方程對其進行修正，得出日最高氣溫與日最高水溫的換算關(guān)系，同時用T來表示氣溫對水溫的影響：T為1時，日最高氣溫為24～41 ℃，有利于南美白對蝦生長發(fā)育；T為2時，日最高氣溫高于41℃；T為3時，日最高氣溫低于24 ℃，氣溫偏高或偏低可能會對南美白對蝦的正常發(fā)育產(chǎn)生不利影響。

2013—2014年雞籠山區(qū)域自動氣象站統(tǒng)計的高溫日數(shù)(35 ℃以上)分別為18和2 d，差異明顯；而雞籠山區(qū)域的南美白對蝦產(chǎn)量，2013、2014年分別為0.55和0.50 t·hm-2。說明高溫一定程度上對南美白對蝦的生長發(fā)育有促進作用，這與日最高氣溫對南美白對蝦的影響是一致的。

2.2 降水的影響

和氣溫相比，一般性降水對南美白對蝦生長發(fā)育影響相對較小。其研究表明[5]，降水主要對養(yǎng)殖塘內(nèi)的鹽度和pH存在影響。利用逐日降水量與溫鹽浮標站特種數(shù)據(jù)求多元回歸，可以看出逐日降水與鹽度、pH或是其他因子直接相關(guān)性不是太好；但達到一定量級的降水對其鹽度影響較為劇烈，以2013年6—9月鹽度、pH與降水關(guān)系為例(圖2)。

圖2 2013年日均鹽度、pH值與日降水量分布曲線

寧海海水養(yǎng)殖塘面積1.3 hm2左右，對于一般小雨量級的降水，塘內(nèi)的溫度、鹽度等要素不會產(chǎn)生大的變化，故本文采用分級降水法，即將南美白對蝦生長期內(nèi)日降水量分為小、中、大、暴雨及以上4類。經(jīng)分析，中雨及以下量級的降水不會對塘內(nèi)鹽度、pH產(chǎn)生明顯影響，而在暴雨以上，或是歷經(jīng)短時強降水后，塘內(nèi)的鹽度發(fā)生明顯變化。2014年6月21—23日，受梅雨帶影響，雞籠山日最大降水量達135.7 mm，而在6月23—25日塘內(nèi)鹽度由之前的15%左右突降至10%以下。

2.3 氣溫和降水的檢驗

根據(jù)2013—2014年日最高氣溫、分級降水對鹽度的影響，結(jié)合2015—2016年已有的溫度、鹽度和氣象要素實況數(shù)據(jù)進行檢驗，驗證其合理性和可用性(圖3)。通過日最高氣溫預報日最高水溫，對2015—2016年最高水溫實況和預報做分布曲線圖，可看出兩者之間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性，且極值水溫也呈現(xiàn)一致性，故利用日最高氣溫對日最高水溫的預報是可行的。

圖3 2015年最高水溫實況、預報分布曲線

對鹽度的預報，根據(jù)分級降水檢驗法，得出的結(jié)果同樣呈現(xiàn)明顯負相關(guān)。圖4、圖5反映了2015年、2016年鹽度與分級降水之間的關(guān)系，小雨及以下賦值0；中雨賦值1；大雨賦值2；暴雨及以上賦值3。從圖中可以看到，每次大的降水都會使得鹽度有較為顯著的下降；降水等級越高，對鹽度影響越大。

圖4 2015年鹽度與分級降水分布

圖5 2016年鹽度與分級降水分布

3 南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)的建立

結(jié)合養(yǎng)殖大戶實際經(jīng)驗，對氣溫和降水兩個因子分別賦予0.8和0.2的系數(shù)，即南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)J=0.8T+0.2R，根據(jù)J的大小, 得出南美白對蝦分級養(yǎng)殖氣象指數(shù)SP，指數(shù)越大，對養(yǎng)殖影響越大。J為1～2時，Sp為1，該氣象條件有利于南美白對蝦生長發(fā)育；J為3～4時，Sp為2，該氣象條件較不利于南美白對蝦生長發(fā)育，需密切關(guān)注；J大于5時，Sp為3，該氣象條件不利于南美白對蝦生長發(fā)育，需采取有關(guān)措施。

4 小結(jié)

南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)的研究是從一種新的角度開展氣象觀測、為農(nóng)服務的手段，避免了以往盲目開展氣象特色服務的弊端。本研究結(jié)果表明，氣溫和降水兩個主要因子可用于對南美白對蝦生長發(fā)育的水環(huán)境進行預測預報，進而指導養(yǎng)殖大戶，盡可能減少因氣象災害帶來的損失。其中氣溫對南美白對蝦影響更重要，尤其是最高氣溫的影響。但應注意，氣象意義上的高溫(35 ℃以上)時，不一定會對南美白對蝦產(chǎn)生不利影響，需區(qū)別高溫和氣溫極端值。

[1] 陳昌生，葉兆弘，紀德華，等. 南美白對蝦攝食、生長及存活與溫度的關(guān)系[J].集美大學學報(自然科學版), 2001, 6(4):296-300.

[2] 崔瑩,臧維玲,馬海娟. 南美白對蝦瞬時耗氧速率與溶氧水平和海水鹽度的相關(guān)關(guān)系[J].上海水產(chǎn)大學學報,2003, 12(1):76-79.

[3] 宋宗巖，王世黨，于詩群，等. 南美白對蝦體長增長與溫度的關(guān)系[J].齊魯漁業(yè), 2002,19(7):19.

[4] 唐嘯塵. 溫度對南美白對蝦的影響[J].海洋科學，2003,27(10):79-80.

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[7] 周傳瑞,曹彥,王瑩,等. 冬季交通氣象指數(shù)預報方法[J].黑龍江氣象,2008,25(3):10-12.

[8] 王立超,王杰，周溥佳，等. 海水養(yǎng)殖現(xiàn)代氣象服務研究[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2014(3):197-198.

(責任編輯： 張 韻)

2017-03-06

寧波市氣象科技計劃項目(NBQX2015005B)

王立超(1987—)，男，河北辛集人，工程師，本科，從事綜合氣象業(yè)務研究工作，E-mail：573247726@qq.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170751

S966.12

A

0528-9017(2017)07-1254-03

文獻著錄格式：王立超，申子彬，周溥佳. 南美白對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)預報方法[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2017，58(7)：1254-1256.