【案例教程】气象数据相关分析：如何使用格点数据分析中国霜冻灾害变化技术

news2024/11/26 5:36:18

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霜冻是一种短历时的农业气象灾害，它是由于日最低气温下降，使植物茎、叶处温度下降到0℃以下，导致正在生长的植物受到冻伤的现象。霜冻出现的早晚会对农作物产量产生显著影响。单站的数据很难在区域范围应用，本内容将展示直接利用格点数据进行霜冻灾害分析的主要步骤。

【内容简述】：

一、霜冻灾害辨识初霜日和终霜日计算
霜冻日辨识方法：
（ 1） 8 月 1 日−12 月 31 日，首个日最低气温低于阈值温度的日期为初霜日；
（ 2）1 月 1 日−7 月 31 日，最后一个日最低气温低于阈值温度的日期为终霜日；
（ 3）在同一年度，终霜日与初霜日间隔日数为无霜期。若上年度未出现，则上年度初、终霜日为空值。

二、霜冻灾害强度计算
在每年终霜日与初霜日之间的生长季，依据下表计算霜冻
基于日2m最低气温的霜冻强度等级划分标准

三、点尺度与格点尺度霜冻灾害轻度和日期趋势分析
以 1961−1990 年为基准期，计算初霜冻日期、终霜冻日期、无霜期长度和生长季内轻度霜冻、中度霜冻和重度霜冻时间序列的距平变化，并进行 7点平滑处理，获得 1967−2018 年的时间序列，最后使用线性回归方法计算线性变化趋势。
回归方法：
l 线性回归
l Theilslopes回归

四、霜冻灾害区划
在格点化气象数据的基础上，利用空间聚类分析方法研究中国范围内的霜冻灾害区划。
聚类算法采用 Python 的 sklearn 库中 Kmeans 算法，聚类特征采用霜冻日期信息（初霜冻日期、终霜冻日期、无霜期长度）和霜冻强度等级气候态信息（生长季内轻度霜冻、中度霜冻和重度霜冻）。