刘 欢，饶丽娟，林 行，刘建波

(1.青岛市专业气象台，山东 青岛 266003； 2.青岛市黄岛区气象局，山东 青岛 266400)

青岛杜鹃花可观赏初始日方法初探

刘 欢1，饶丽娟2，林 行1，刘建波1

(1.青岛市专业气象台，山东 青岛 266003； 2.青岛市黄岛区气象局，山东 青岛 266400)

许多植物的花期或果期，因缺乏历史物候期资料而无法开展预报方法的研究工作。本文跟踪记录9年杜鹃花开花情况，采集现场数码照片，以及利用网络信息等现代技术手段，结合积温等气象要素的关联性分析，尝试恢复大珠山杜鹃花可观赏初始日的序列。同时，针对积温与植物物候期关系密切的特点，提出了进行可观赏初始日预报方法研究的思路，分析了预报的可能时效。

大珠山杜鹃花； 可观赏初始日； 积温阈值； 序列； 起报日

国内外关于植物花期的预报研究有很多，大多从气温、积温、日照和降水等气象要素着手[1-7]。气候异常是植物花期差异的主因。常规的物候观测，是从植物的发芽、展叶、始花、末花、落叶等基本的物候现象入手进行观察并记录。开展杜鹃花花期预报的研究，首先要分析杜鹃花物候期与气候变化的关联性，再依据其规律性组建预报方程。而青岛地区未曾开展过杜鹃花的物候期观测，即缺少研究必需的基础资料物候期历史资料。因而，本研究参照已有的时间序列建立方法[8-10],首先从建立大珠山杜鹃花物候序列入手，利用数码照相技术及现代网络信息资料，以期恢复重建青岛大珠山杜鹃花开花初期的物候序列。

1 材料与方法

1.1 地理位置

由图1可以看出，胶南气象观测站与大珠山风景区均位于黄海岸边向西约2 km处，气象站位于北部城区(椭圆形区域)，风景区位于气象站正南约10 km处(长方形区域)。由于两地相距不远，且离海岸线的距离十分相近，所以其资料相互有一定的代表性。此外，图1中的菱形区域为胶州物候观测站，六棱形区域为北宅樱桃节所在地。

图1 气象和物候采集点的位置

1.2 气象资料

参照胶南气象站自1961年起的气温、降水、日照、地温等气象记录。

1.3 物候资料

无常规物候观测资料。本研究收集的物候资料有：开幕式日期、杜鹃花不同时期的照片、风景区门票收入信息、网上游客的评论、有关部门试预报的记录等。

1.4 研究方法

首先确定预报对象，即开花程度；再根据照片等现有资料，确定已知年份的相应日期；最后利用气象资料与其进行相关性分析，并择其最佳相关要素推测其他年份的预报对象序列，从而为正式预报方法研究打下基础。

2 可观赏标准及确认过程

根据旅游部门要求，以一般市民认为杜鹃花开放达到可观赏的程度，作为杜鹃花初开放的预报对象。经比较讨论认为，这个可观赏的标准，应该是珠山秀谷中蓝荆子有30%～40%开放。遂将每年蓝荆子开放达此范围的第一天作为大珠山杜鹃花可观赏初始日。按照上述标准，对近几年与大珠山杜鹃花花期有关的照片、网评、门票等信息资料进行了筛查整理，部分情况列于表1。先对以上每项资料进行单独分析，各自确定出一个日期或时间段，综合比较后，再推测出一个确定的日期作为可观赏初始日。

根据景区管理人员的经验，大珠山山谷中蓝荆子的盛花期，每年有所不同。其时间范围少则一周，多则两周，平均约10 d左右。花期长度影响因素较多，遇有大风、强降水等剧烈天气变化时，花期将缩短。考虑到花期长度的复杂性，分析中统一取10 d作为花期长度计算标准。按此标准，则可观赏初始日即为整个花期的第一天。分析照片时，首先推测该照片处于花期的初、中、后期哪个阶段；再确定大约处于花期第几日；最后推测出一个可观赏初始日。

2014年黄岛区气象局组织了由青岛市气象局、黄岛区科技局和黄岛区气象局有关专家组成的专家组，分别于3月19日和26日赴现场观察杜鹃花生长发育情况，并拍摄了大量的照片资料。由照片可以看出，2014年3月19日始有花芽裂开，3月26日开花量已超过了40%(图2)。遂确定3月25日为该年可观赏初始日。

图2 2014年大珠山杜鹃花的开花情况

2013年年3月30日举行开幕式时，杜鹃花尚未开放，《半岛都市报》对此进行了报道并附上了当日拍下的照片(图3)。结合4月9日网上发布杜鹃花盛开的照片判断，当年杜鹃花可观赏初始日应为4月5—6日，选用4月6日。

2012年4月2日举办开幕式，同样尚未开花。4月9日有一张照片显示花已盛开，但因拍摄视角远离现场，稍显不清。结合4月14日仍有盛开中期的图片，遂将4月9日确定为可观赏初始日。

2011年开幕式时间与2012年相同。媒体4月2日采访景区负责人，曾预测9—10日将盛开；4月2日照片(图4)显示花芽裂开程度应与2014年3月19日和2013年3月30日(图3)相当，因而确定4月8—9日为可观赏初始日，选用4月8日。

图4 2011年4月2日大珠山杜鹃花芽裂开

2010年4月3日开幕。旅游局提供有4月15日和17日的照片，显示15日已盛开。考虑到照片中应处于盛开期的中前期，按花期总计10日计算，初始日不应早于4月10日。选中间日4月12—13日为可观赏初始日，确定用12日。

2006—2009年，由于年代稍久远，网上资料和照片均不多，暂难以确定出确切的日期，列出可能的范围供参考。实际上，在表1中已确定的5年中，也同样是离当前时间越近，供分析的资料越多，其可信度也就越大。

5年统计结果显示，可观赏初始日平均是4月6日(均值5.8)，最早3月25日，最迟4月12日，极差达18 d。表1给出了6年的开幕式日期，可见，大多数年份在4月2—3日，反映了管理者期望引导市民利用清明节假期赏花的思路。但杜鹃花初花时间大多与开幕式时间不一致，其中有4年的开花时间较开幕式晚了5～9 d，2014年则提前了8 d，平均误差7.2 d。开花时间与开幕式时间相差太大会导致游客的不满情绪，因此有必要借助花期预报，将开幕式调整到适当的时机。

表1列出了由门票收入推测出的景区赏花人数高峰日期。可观赏初始日在4月上旬的2年(2011和2013年)，峰值日正好落在盛花期(可观赏初始日后10 d)内。花期特晚和特早的年份(2010年和2014年)，峰值日没有落在理论上的盛花期内。这说明，气候变化异常时，游人易错过蓝荆子的最佳观赏期。

表1 大珠山杜鹃花(蓝荆子)可观赏初始日的调查情况

3 可观赏初始日气象要素分析

植物的物候变化，往往是在气象条件变化到一定程度后发生的[11-13]。因此，考察可观赏初始日的各种气象要素或其累积值，例如积温，或累计日照时数等，若存在某种阈值，则可据此补充完善杜鹃花可观赏初始日的序列。可供分析考察的要素有：累积日照时数，气温的积温和地温的积温。其中积温又可分为有效积温和活动积温，这样就衍生出5种计算公式如下：

R=∑aRi；

TTqy=∑(Tqi—b),当Tqi>b；

TTdy=∑(Tdi—c),当Tdi>c；

TTqh=∑Tqi,当Tqi>b；

TTdh=∑Tdi,当Tdi>c。

式中，R为累积日照时数，Ri为i日的日照时数，a为权重系数，1—12月的取值依次为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1。TT为积温，T为日平均温度，q为气温，d为10 cm地温，y为有效积温，h为活动积温，b、c分别为气温积温和地温积温的生物学零度。i=j…k，是计算天数，j为计算起始日，k为可观赏初始日。

比较式子，除了可变参数i之外，还有3个待定参数：j、b、c。确定这3个参数的方式是进行试验，寻找可观赏初始日方差最小者。其中，j在每年12月1日至次年3月1日的3个月中，每隔5 d一组，共计19组中搜寻，而b、c则从1～10 ℃共计10组中每隔1 ℃进行甄选。各式取方差最小的参数列于表2。

表2 日照和积温均方差最小者参数

注：均方根差率=最小方差/目标日要素均值。

表2中，气温的3 ℃以上有效积温方差最小，其次为气温的5 ℃以上活动积温。但考虑到可观赏初始日的积温均值，后者远高于前者，而且，后者的方差或均方根，与积温的比率明显小于前者。由于均方差大小表示花期的稳定性程度，差额越小表明花期与平均花期差距越小[6]。所以，采用j=12月11日，b=5 ℃的活动积温(气温积温)更为合理。

用TTqh式和表2中参数计算的5年积温及误差分布列于表3。可见，虽然表1中第二列的可观赏初始日的日期前后相差很大，最长差18 d，但该日的积温差异却很小，极差仅为17.6 ℃。因此，可考虑用某一个固定的积温值作为阈值，来确定杜鹃花可观赏初始日的日期。

表3还分别列出了阈值为210～230 ℃每隔5 ℃的误差天数。除最后一列外，其他的平均误差绝对值都不到1 d。可以说，210～225 ℃任何一个值，都可以作为可观赏初始日的阈值使用。但是，225 ℃时4个有误差的年份均为-1，晚一天时间，花朵开放的范围扩大，游客会更满意。积温为220 ℃或225 ℃时，2013年和2014年的误差最小(≤±1)。对大珠山杜鹃花可观赏初始日来说，5个已知样本的积温值与平均值的差距很小：平均5.25 ℃，最大10 ℃，极差仅有17.6 ℃，平均差率仅为2.45%。由此可见，大珠山杜鹃花同一物候期积温值有很高的收敛度，可用一个积温的阈值推测物候期。故确定用225 ℃作为可观赏初始日的积温阈值。

表3 大珠山杜鹃花可观赏初始日积温阈值及误差

注：积温为12月11日起5 ℃以上活动积温；误差为正值表示提前，负值表示推后；平均误差天数为每年误差绝对值的平均值。

4 杜鹃花可观赏初始日序列及预测方法研究思路

由积温阈值225 ℃计算得到1994年至2014年共21年的可观赏初始日序列如表4。大珠山杜鹃花可观赏初始日平均为4月1日，最早3月17日(1999年)，最迟4月14日(1996年)，极差为28 d。比较表1和表4可见，2006年到2009年4年的花期零散信息判断趋势基本正确，但2007年和2008年的误差稍大。这一序列的建立，为开展可观赏初始日预报方法的研究提供了可能。

表4 用225 ℃积温推测的大珠山杜鹃花可观赏初始日序列等资料信息

注：预报时效为积温从130 ℃到225 ℃所经历的天数。

基于大珠山杜鹃花可观赏初始日序列，开展针对该序列的预报研究工作。研究途径有2种：一是借助5～15 d的日平均气温预报，推测5 ℃以上活动积温通过225 ℃的时间来获取可观赏初始日；二是筛选普查与表4序列相关的气象因子，组建可观赏初始日预测方程直接预报。但上述两种方法均涉及一个何时起报的重要问题。气象问题大都选择固定的起报日期，例如，汛期降水预报可选5月31日，也即汛期到来的前一天起报。上述分析发现，积温与物候期关系紧密。因而，可以用另一个积温阈值来甄选可作为起报日的某个准物候期。例如，2014年3月19日花芽裂开时的积温值是163.1 ℃，那么，163 ℃左右的某个积温值，可作为花芽裂开的阈值。但是，从163 ℃到225 ℃的间隔时间很短，一般只有4～7 d，预报时效不能满足景区管理部门开幕式准备所需的时间要求。将其调整为130 ℃后，平均时效11.8 d，最长18 d(2013年)，最短的也有7 d(2012年)，这就可为开幕式准备工作留足了时间。而积温130 ℃所反映的物候阶段，应该比图2早3 d左右，处于芽膨大后期至花芽裂开初期，可称之为花芽初开裂期。

5 小结

利用现代数码照片包含拍摄时间的优势，结合部分网评资料，可以较准确地判定部分年份的杜鹃花可观赏初始日等准物候期。沿海多无谷地与喜阴湿的习性，使得大珠山杜鹃对日照和降水等其他气象要素不敏感，其物候期只受气温或积温的控制[13]，因而可用某个积温阈值确定物候或准物候期。其中，可观赏初始日的阈值在220 ℃左右(12月11日起，5 ℃以上活动积温)。利用长期气象序列资料建立大珠山杜鹃花可观赏期起始日完整序列资料，可利用积温阈值确定起报日。预报的时效与阈值的高低关系密切，阈值高时时效短，反之则时效长。与单棵植物相比，无穷多植物的物候期积温，各年间差距更小。因此，对大面积植物物候期的观察记录有重大意义。

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(责任编辑：张 韵)

2017-09-04

刘 欢(1990—)，女，山东高密人，助理工程师，本科，研究方向为气象服务，E-mail：544176420@qq.com。

文献著录格式：刘欢，饶丽娟，林行，等. 青岛杜鹃花可观赏初始日方法初探[J].浙江农业科学，2017，58(11)：1948-1952.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171127

S685.21

A

0528-9017(2017)11-1948-05