南美白對蝦養殖氣象指數預報方法

王立超，申子彬，周溥佳

(寧海縣氣象局，浙江 寧海 315600)

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南美白對蝦養殖氣象指數預報方法

王立超，申子彬，周溥佳

(寧海縣氣象局，浙江 寧海 315600)

根據浙江省寧海縣雞籠山2013—2014年氣象資料與溫鹽特種站資料，利用統計檢驗結果，結合氣象因子與南美白對蝦海水養殖直接影響因子(水溫、鹽度等)的影響關系，根據影響對蝦生長發育的關系大小對因子進行權重疊加，得到南美白對蝦養殖氣象指數。最后利用2015—2016年數據進行驗證，對養殖氣象指數進行修正改進，最終得到南美白對蝦養殖氣象指數。

南美白對蝦； 氣象指數； 權重疊加

南美白對蝦多采用池塘養殖，對水溫等環境條件要求較高，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系，從水溫的漸變、突變等不同出發點研究了對蝦生長發育與溫度的直接關系；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系。已有的研究從多個方面闡述了南美白對蝦生長發育與相關因子的關系[3-6]，但尚未對海水養殖氣象指數進行研究。本文通過研究各氣象因子與對蝦生長環境的關系，以期得到一個養殖氣象指數，可簡要說明養殖適宜程度，以便于養殖戶在實際生產過程中加以利用。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本文所用的氣象資料取自寧海縣雞籠山區域自動氣象站的常規觀測資料，養殖塘資料取自南洋港溫鹽浮標站，觀測密度為0.5 h，區域自動站與海水養殖塘的距離為3 m，對于養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殖時間為6—9月，故本文主要針對該時間段內氣象因子對南美白對蝦生長水環境的影響進行研究。

1.2 氣象指數設計原理

氣象指數的設計是依據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果， 以不同的數學或統計函數來表征[7]。

不同種類的氣象指數函數有不同的表達方式，通常的表達形式為：

Sp=f(x1,x2,x3,…,xn)。

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

氣象指數設計的數學表達式：

Sp=f(x1,x2,x3,…,xn)=

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

2 氣象條件對南美白對蝦養殖的影響

2.1 氣溫的影響

在南美白對蝦整個發育期中，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年寧海縣雞籠山氣象數據，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類數據)及海水養殖溫鹽浮標站的氣溫數據進行相關分析及線性回歸，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系數均達到0.95以上，且均通過了0.01信度檢驗，從方程看，水溫與氣溫關系密切，且總體呈現正相關，其中平均水溫、最低水溫與前一日的平均氣溫關系最為密切，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殖季節為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

根據寧海縣氣象局多次走訪調研及之前的研究[8]結果，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育產生不利影響。

2013—2014年雞籠山區域自動氣象站統計的高溫日數(35 ℃以上)分別為18和2 d，差異明顯；而雞籠山區域的南美白對蝦產量，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育影響相對較小。其研究表明[5]，降水主要對養殖塘內的鹽度和pH存在影響。利用逐日降水量與溫鹽浮標站特種數據求多元回歸，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

寧海海水養殖塘面積1.3 hm2左右，對于一般小雨量級的降水，塘內的溫度、鹽度等要素不會產生大的變化，故本文采用分級降水法，即將南美白對蝦生長期內日降水量分為小、中、大、暴雨及以上4類。經分析，中雨及以下量級的降水不會對塘內鹽度、pH產生明顯影響，而在暴雨以上，或是歷經短時強降水后，塘內的鹽度發生明顯變化。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2013—2014年日最高氣溫、分級降水對鹽度的影響，結合2015—2016年已有的溫度、鹽度和氣象要素實況數據進行檢驗，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顯著的正相關性，且極值水溫也呈現一致性，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，根據分級降水檢驗法，得出的結果同樣呈現明顯負相關。圖4、圖5反映了2015年、2016年鹽度與分級降水之間的關系，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 南美白對蝦養殖氣象指數的建立

結合養殖大戶實際經驗，對氣溫和降水兩個因子分別賦予0.8和0.2的系數，即南美白對蝦養殖氣象指數J=0.8T+0.2R，根據J的大小, 得出南美白對蝦分級養殖氣象指數SP，指數越大，對養殖影響越大。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育，需密切關注；J大于5時，Sp為3，該氣象條件不利于南美白對蝦生長發育，需采取有關措施。

4 小結

南美白對蝦養殖氣象指數的研究是從一種新的角度開展氣象觀測、為農服務的手段，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育的水環境進行預測預報，進而指導養殖大戶，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生不利影響，需區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關系[J].上海水產大學學報,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系[J].齊魯漁業, 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.

[5] 盧峰本，黃瀅，周啟強,等.海水養殖的氣象風險分析與預報[J].氣象，2006,32(11):113-117.

[6] 曹美蘭，李仁忠，楊再強,等.海水養殖水溫對冷空氣的響應及水溫預報[J].干旱氣象,2013,31(1):56-61.

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

[8] 王立超,王杰，周溥佳，等. 海水養殖現代氣象服務研究[J].中國農業信息，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. 南美白對蝦養殖氣象指數預報方法[J].浙江農業科學，2017，58(7)：1254-1256.