Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Теоретические вопросы и методы прогноза продуктивности культур севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве на основе метеорологической информации

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Теоретические вопросы и методы прогноза продуктивности культур севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве на основе метеорологической информации"



9-1-4

4-7

<л"цтдт по ГИДриМвТВОрОЛОГИИ и мониторингу окружающей среди

Министерство экологии и природних ресурсов Российское Федерации

Российский гидрометеорологический научно-исследовательский центр

На правах рукописи УДК 551.5:663.11(571.Ы)

ІШ0"ГН1шіА Нина Михайловна

ТШРЬТИЧКШиі ВОПРОСЫ Я МЕТОДЫ НРОГНОсІА ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛоТУР СЕВООБОРОТА Б <№ЦИАД№№01ШивМ РИСОВОдЧЬ'ОКОіИ ЮлшОТаь НА ОШОВЕ МЕЇЕОРОЛОГиЧЬОКОй ИНФОРМАЦИИ

Специальность II.lXj.u9 - метеорология, климатология,

агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой отепьни доктора географических наук

Москва -

Работа выполнена в Лальнивосточном государственном университете.

Официальные онпоненты: заслуженный деятель науки, доктор

географических наук, профессор ¿.С. Уланова;

доктор географических наук, профессор А.'Л. Полевой;

доктор географических наук, профессор A.A. Исаев

Ведущее учреждение: Всесоюзный научно-исследовательский

институт сельскохозяйственной метеорелогии

.защита диссертации состоится " 27 | октября_1992

в 14 часов на засодании специализированного совета Д. 024. Ob. 01 в Российском гидрометеорологическом научно-исследовательском центре.

Отзывы в двух экземплярах, завераннные печатью, просим направлять по адресу: 123376, Мооква, ул. Большевистская, д. 9-13.

Российский гидрометцентр. Ученому секретарю. Авторэферат разослан "_?7_" толя_139;. Г-

Ученый оекрэтарь

специализированного совета 9 Н.С. Сидг чнков

„ i

Г( 2 12 Ь ~ 2.80.2 С

\

Ррспмт I, -ротвеи««»

• ' ' 0...... лАРАКТЕРИЛ'ЙКА РАБОТЫ

1332

Ак. . ч-чьность Томы. Швр^оЖрвЛше убытки по метеорологическим Причинам В СеЛЬСКОХОзЯЙСТВе.ЧНОМ Производстве! могут быть уменьшены за счет более элективного метеорологического обеспечения. Научной основой схем агрометеорологического обеспечения явля»/гся комплексные исследОЕашя широкого круга вопросов, принадлежащих к различным направлениям гидрометеорологической науки: клшатолоии, синоптической метеорологии, долгосрочным ПрОГНОзам ПОГОДЫ, экономика гидрометеорологического обслуживания и др., применительно к конкретным отраслям сельского хозяйства.

основой! современного сельскохозяйственного производства являются специализированные хозяйства, в том числа и рисоводческие, имеющие определенную структуру товарной продукции, настоящий период характеризуется внедрением новых экономических отношений, поэ тому весьма актуальной является проблема прогнозирования до, с-'ва продуктивности не только специализированной ку'льтуры, но и всего набора культур, составляющих ее севообороты, в зависимости от степени хозяйственной самостоятельности и би^климатических ресурсов территорий. Прогнозы с такой заблаговременностью являются основой для моделирования продуктивности культур севооборота, позволяющей найти огггпыальную структуру посевных площадей в зависимости от выбранного критерия оптимальности.

Другой важной проблемой агрометеорологического обслуживания является выбор оптимальных стратегий потребителя на основе климатической и прогностической ин^рмации. Экономическая полезность прогностической информации определяется ее качеством - заблаговре-менностью и опр^цдьиаомостью, которое не всегда соответствует предъяелязмим требованиям и заставляет находить новые методические решения.

цель работы - научное ооосноьание комплексной схемь агрометеорологического обеспечения рисоводства и разработка научных основ методов прогнозирования продуктивности культур оевообротов в специализированных рисоводческих хозяйствах, для доотигенип этой цолч решались следую1чИа задачи:

- научное обоснование зависимости продуктивности риса и ос-н0вш1а С зернобобовых) культур его оевооборотов от комплекса метеорологических факторов, определяемых осооенностями атмосферной циркуляции дальнего Востока:

- изучение влияний естественных климатических флуктуаций на урожайность риса, оценка влияния агрометеорологических условий в периоды климатических экстремумов на формирование продуктивности посевов и на экономические показатели рисоводческих хозяйств;

- научное обоснование взаимосвязи между циркуляционными особенностями атмосферной циркуляции и аномалиями урожайности риса и культур его севооборотов;

- создание методов выбора оптимальных стратегий в рисоводстве на основе метеорологической информации (МИ) и оценки ее экономической полезности;

- разработка научных основ синопгико-статистического метода прогноза урожайности риса и культур его севооборотов с больлой заблаговременностью - до сева;

- создать новый метод долгосрочного прогноза основных метеорологических величин, оказывамих определяющее влияние на формирование" продуктивности культур севооборотов рисового поля в хозяйствах, расположенных на юге дальнего Востока;

- решить задачу моделирования продуктавнооти культур севооборотов в специализированном рисоводческом хозяйстве в зависимости от стедени хозяйственной самостоятельности и биоклиматических ресурсов территорий; создать модзли, позволяющие попользовать их как для теоретических исследований различных структур посевных площадей о разными почвенно-климати»ескими условиями на эконом""еские показатели хозяйств, так и для расчетов конкретных структур на уровне отдельного хозяйства.

„..чцика исследований и исходная инйюрмаыя. Б качестве математического aniiafaTa использованы: методы математической статистики - корреляционный и регрессионный анализ, линейный дискриминант -аий аьолиз; разложение ползй по естественным ортогональным составлявшим; спектральный анализ.

В работе использовались материалы: наблюдений сети arpo- и гидрометеорологических станций Госкомгидромета юга Дальнего Восто-ки период инструментальных наблюдений (с iöÜI г. и, по мере открытия станций, до 1УУ0 г.); данные специальных тематических наблюдений, поставленных в различных мазо- и микроклиматических районах зоны рисосеяния Дальнего иостока; результаты полевых экспериментов, Проведенных при участии автора; поля геопотенцисла от уровня IüOü rila до 3L щ, сведении о формах атмосферной циркуляции и типах атмосферных црицессов, теплового состояния дальневосточных

Листов печатных

Выпуск

п и ■лгя я X ь 1 1

Таблиц

Карт

Иллвдр.

№№

■(а списка и порядковый

Ф

морей, типах погоды вга дальнего Востока (19Ь0-1У*>0 гг.); сведения об экономичною« показателях (себестоимость, прибыль, закупочные цены и др.) рисоводческих хозяйств (І9оО-і9УС гг.). Для анализа пространственно-временного распределения урожайности раса исполі зевались данные ао всем районам рисосеяния страны (19501990 гг.).

Разработан комплекс гэтодов исследований (климатологических, оинопгических, физико-статиотичооких, агрометеорологических), позволяющих создавать различные по олохности л надежности схзыы агрометеорологического обеспечения конкретной отдели сельскохозяйственного производства - рисоводства.

Научнпя новизна работы лаключается в том, что:

- впервые выполнено теоретическое обобщение по проблеме ис-иользования метеорологической информации (климатической л прогностической) при выборе хозяйственных решоїшіГ для рисоводства;

- исследованы климатические флуктуации в ходе основных метеорологических величин, определяющих продуктивность риса и культур его севооборотов, определяю их влияли на экономические показатели хозяйственной деятельности в рисоводстве:

- (¡формулированы принципы и ооставлэны метеоролого—гехноло-гичеокие схемы для рисоводческих хозяйств на различных уровнях принятия хозяйственных решений;

- оценен вклад сосгг аьлшоцих урожайности риоа по всем ооноь-иш районам рисооеяния отраны, создан метод определения сопряженных по урожайности риса территорий и сельскохозяйственных культур;

- разработан метод свархдолгосрочного прогноза трендоной составляющей урожайности риоа;

- разработан долгосрочный синопгико-статаитический метод і от теоретического обоснования до практической реализации), позволяющий прогнозировать до оева урожг ность риса не только в среднем по крав, но и по отдельна» хозяйстнам; впервые подробно рассмотрев механизм связи между циркулнщоышми факторами атмос4»ры и анс алиям/ урожайности сельскохозяйственных культур ь системе

"Погода-уіюжайность риса": особенности цирк>.чяции ь тропосфере с

стратосфере-»-тепловое оостоянкэ подстилащпй новерхно» ти-—

взаимодействие океана и атмосферы-—тип цого/ш на иге Дильне-

го ьостока---— микроклимат рисового ноля--— урожайность;

- предложены методо^и^еские -сь^в» комплексного синопївко-клмматичнекого долгосрочного прогноза погоди, который был реадм-

г)иБаи на примере долгосрочного (с заблаговременностью пять и два месяцев) прогноза аномалий средней меоячной температуры воздуха сумм температур выше 1С °С для юга Дальнего Ьостокь;

- исследовано влияние периода и величины выборки временных метеорологических рядов на агрометеорологические зависимости я показатели;

- разраоотань долгосрочные прогнозы аномалий суш температур, числа часов с осадками, типа распределения декадной температуры воздуха, индекса засуалнвости (51), составлены правила статического и динамического комплексирования прогнозов на основе сочетания знаков несколмшх линейных дискриминантних функций;

- определены оптимальные климатологические стратегии для 80ны рисосеяния Дальнего Востока;

- создано новое перспективное направление в £1гроыетеооологи-ческом оослуашвыши специализированных хозяйств на примере рисоводческих - моделирование продуктивности севооборота в зависимости от степени хозяйственной самостоятельности и биоклинатических ресурсов, теоретической основой которого является комплексное использование различных видоь метеорологической информации и количественных зависимостей между факторами внешней среды и урожайностью сельскохозяйственных культур.

На замту выносятся следующие основные рызул!

- выполненной оценки динамики и вклада ооставля)а.,их урожайности риса по всем районам рисосеяния страны;

- теоретического обобщения по использованию ресурсов климата и погоды в рисово/стье;

- результаты исследования влияния: периода выборки временных мьтеорологическгх рядов на агрометеорологические зависимости по казатели; комплекса метеорологических Факторов не формирование продуктивности риса и основных (зернобобовых) культур его севооборотов;

- результаты оценки агроклиматических ресурсов юга Дальнего Востока применительно к рисосеянию;

- физико-стагистический метод прогноза урожайности риса и кульгур его севооборотов, позволяющий составлять прогнозы о полугодовой заблагоЕремешюстыо до сева как в целом по краю, так и для отдельных рисоводческих хозяйств;

- эмпирическая модель квяэидвухлетней периодичности аномалий урожайности риса и погоды на юге Дальнего Востока;

- комплексный синогсгико-клиыатический метод долгосрочного прогноза погоди;

- правила статического и динамического комплоксирования долгосрочных прогнозов 'Годы и урожайности;

- комплексная б .ж-схема агрометеорологического обеспечения рисоводства, составле1шая на основе выполненных исследований;

- результаты анализа влияния особенностей циркуляции атмосферы Дальнего Востока и теплового состояния морской подстилающей поверхности на [очарование продуктивности риса и культур его севооборотов;

- результаты ныбора оптимальных стратегий в рисоводстве Дальнего Бостока, рассчитанных по метеоролого-экономичйскиг« моделям дискретного и непрерывного типов;

- статистическая модель, позволяющая моделировать пр оду кг явность конкретного набора культур севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве на основе прогноза урожайности до сева и

в зависимости от степени экономической самостоятельности и биоклиматических ресурсов территорий.

Личный вклад автора выражается: в планировании научных исследований; составлении программ и научно-технических заданий; организации экспедиции и непосредственном участии в полевых работах при проведении микроклиматических наблюдений на рисовых массивах; обработке и теоретическому обобщение результатов микроклиматических исследований; разработке методологических основ синоптяко-статистического прогноза урожайности риса и культур севооборотов и его реализации; постановке и реализации задачи моделирования продуктивности севооборота в зависимости от степени хозяйственной самостоятельности и биокляматических рзсурсов; разработке методов долгосрочного прогноза (от теоретического обоснования и формализации до создания расчетных схем, апробации и внедрения в практику оперативного обслуживания сельского хозяйства) элементов поведи, предусмотренных блок-схемой метеорологического обеспечения рисоводства; в обосновании и расчете ком1лексною количественного показателя шцкумполяхного вихря и др.

В работах, вотедших в диссертацию и выполненных в ооавторст-ве[ 3, 4-6, 10, 14-16, 19, 24] , личный вклад авторе состоят в оледупцеы. ВЕЗ] - учаотие в анальзе материалов наблщаний» интерпретации данных и написании статьи; в[4]-идая разработки сь-нопт] »-статистического метода прогноза уложайяоети риса до сева

на Дальноч Востоке, написание статьи; в [о, 6]- участие в экспедиционные работах, cf'ODe, обработке и анализа результатов, формулировании выводов и написание статей; в[10] - участие в подготовке и проведении экспедиционных робот, сборе, обработке, чяст1-чно в чналиэе резу иьтигов микроклиматических наблюдений, написание статьи; е[ 14] - идея работы, научное руководство, сбор, анализ материала, интерпретация результатов, написание статьи; в [15] - вводсние, главы I, 3 и заключение монографии подготовлены автором совместно с Й.И. Чирковым, остальные 1'лавы (2, 4-6) от идей до практической реализации выполнена лично автором; в[ 16] - идея работы, высказанная на основе результатов, получении* автором в [2, 3, 7-9, 13 1, анализ, участие в интерпретации результатов, написании статьи; в[ 19]- идея работы, научное руководство, анал~т атериала, интерпретация результатов, написание статьи и методических указаний [ 25 ] ; в." !4] - участив в сборе и анализе материала, полученные ранее ллчно автором результаты, опубликованные в [12, 15, 18], написание статьи.

Основные № чные результаты, рекомендации и выводы, изложенные в роботе, принадлежат автору. Тема диссертации разрабатывалась в 1979-1Э91 годах на кафедре метеорологии ДВ17 ка' разделы проблем: "Особенности погоды и циркуляция дальневосточных районов и прилегающих морей" (номер государственной регистрации 77028304) и "Комплексные исследования погодно-климатических условий Дальнего Востока, определявших деятельность различных отраслей народного хозяйства" (ff ГР 01.87.0079606).

Практическая ценность. Выполненные исследован i были вызваны запросами сельскохозяйственного производства к агрометеорологическому обеспечению на современном этапе и направлены на непосредственное практическое црименение.

Развитые в работе теоретические представлен* j позволяют на основе предложенных методов прогнозирования урожайности риса и культур, составляш х его севообороты для юга Дальнего Востока, вести разработку методик прогнозирования применительно к другим зонам рисосеяния.

Разработанная модель расчета продуктивности севооборота в опепиалпзированчом рисоводческом хозяйстве может бьггь применена в других специализированных хозяйствах. Кроме того, предложенная модель позволит выполнять научные исследования при оценке влияния ошибк» прогноза урожайност; культур и определения его

пороговой оправдываемости, выбора оптимальной стратегии потребителя, динамического моделирования продуктивности севооборота,

Разработанные синоптико-статистические метод^ долгосрочного прогноза аномалий месячных сумм осадков и числа часов с осадками внедрены в практику оперативного обслуживания не только рисоводства, но и других отраслей народного хозяйства.

Реализация работы. Материалы диссертации внедрены в учебный процесс. Они нашли применение при разработке учебных программ, чтении лекций и проведении лабораторных работ по основным и специальной курсам в Дальневосточном государственном университете, Ти-и1рязввской сельскохозяйственной академии.

Метод сверхдолгоорочного прогноза тревдовой составляющей урожайности риса по основным районам рисосеяния страша передан во ВК!И риса (Краснодар). Методика прогноза тревдовой составляющей урожайности риса внедрена и Дальневосточном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте в отделе методов агрометеорологических прогнозов, а также в Приморском гидрометцентре (от 30.10. 1990 г.).

Синотико-статиотическкй метод прогноза урожайности риса и краю и по отделышы хозяйствам прошел производственные испытания и решением Технического оовета Приморского гздрометцентра (от С4.01. 1991 г.) внедрен в практику агрометеорологического обслуживания рисоводства.

Долгосрочный гк. ко-статистический мет ад прогноза аномалий месячных сумм осадков по основному сельскохозяйственному району Примооокого края с пяти- и двухмесячной заблаговремзнностью бил подвергнут производивеннш испытаниям (1987-1990 гг.), утвержден Центральной методической комиссией по гидрометеорологическим прогнозам и внедрен отделом долгосрочных прогнозов ПОГОДЫ ПрИмИ. окого гидрометцентра в практику оперативного обьлюченим народного хозяйства (от 04.04. 1991 г.).

Производственные испытания в 19Б7-1990 гг. Прошел, у: но разработанный в р мках блок-схемы метеорологического ы.есагЧ' ЛИЯ рисоводства, синоптико-статистическнй долгосрочный ПриП -аномшшй числа часов с осадками, внедрен а практику ыкршйы -лч. обслуживания в Приморском ГИДрОМеТЦеНТре* Вес ^ертЧИ*.''¡'и методы прогноза автоматизированы, автором подготовлен, ил;-ные программы для персонального компьютера типа ¿и».

АпьоОиция ьаботи. Отдельные разделы работы оОсу<. лши пи

IÜ

Всесоюзных научно-технических совещаниях и конференциях по агрометеорологическом} обслуживанию сельскопо хозяйства (Москва, I9U1;, I9tíd п:); агрометеорологической секции ВАСлНИЛ (Москва. I9bu, liad? гг.); Приморской краевой научно-технической конференции агронромсоюза (Владивосток, Т99Г г.); заседаниях Ученого Совета ДЗК/ (Владивосток, гг.); научных семинарах

ilBimlM! (иладивосток, 1уо4, I9b6, I9ud-I99I гг.); ТСХА (Москва, ГЭьЗ, 1969, 1991 гг.), Гидрометцентра СССР (19ьЗ г.); ДальНИИГиМа ^Владивосток, I9b¿, I99¿ гг.); Технического советг. Приморского гидрометцентра (Владивосток, I98b-I99I гг.), МГУ (Москва, 1991 г.).

Публикация .. .ооти. По теме диссертации ои;> Зликова около 30 научных работ, в том числе две монографии, полность раскрывающие ее содержание.

Структура i/<juOTti. Диссертация обцим объемом 406 страниц, содержит 240 страниц машинодшсного текста, 49 рисунков, ао таолиц; список литературы включает 317 наименований, в том числе 77 на иностранном языке.

Диссертация состоит из введения, д<вяти глав, заключения, списка литературы. В сооть^тствии с цел^ю и задачами исследования структура работы представлена тремя логически связанными блоками. Первый представляют главы 1-3, где рассматриваются теоретические и прикладные аспекты использования метеорологической информации при выборе оптимальных решений в сельскохозяйственном производстве на раоличных уровнях. Осуществляется постановка задачи и разраоатызаются блок-схемы моделирования продуктивности культур севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве в зависимости от биокллматических ресурсов территории и степени хозяйственной самостоятельности. Исследуется пространственно-временная изменчивость и оценивается вклад сост шляющих урожайности риса в северных районах рисосеяния страны.

Второй блок - главы 4-7 посвящены изучению и разработке методов оценки влияния климате и аномалий погоды на урожайность ри-оа и культур, составляющих его севообороты. Изложены м<т од ил отческие основы синоптико-статистического прогноза урожайности риса до сева, разработана качественно-физическая модель кразидвухлет-ней периодичности урожайности риса и аномалий погоды на юге Дальнего Востока, разработан комплексный синоптпко-климчтичнский метод долгосрочного прогноза погоды, учитывающий естественные флуктуиции климата.

Главы 8 и 9 составляют третий Олж, в котором рассмотрена методы и приемы выбора оптимальных стратегий потребителя в рисоводстве на основе м георологической информации. Реализованы принципы нового перспективного в агрометеорологическом обслуживании сельского хозяйства научного нал!авления, созданного на стыке климатологии, синоптической метеорологии, агрометеорологии, долгосрочных прогнозов погоды, - моделирование продуктивности севооборота в специализированном хозяйстве.

Основное содержание работы

Цепкая глава содержит анализ современного состоялия теоретических. и прикладных акспектов использования метеорологической информации (МИ) при выборе оптимальных хозяйственных решений различного временного уровня в сельскохозяйственном производстве. Отмечается, что формы, виды и схемы метеорологического обеснеч( нил конкретного потребителя !аИ определяются сложностью структуры отрасли, агротэхники, требованиями сельскохозяйственных культур к условиям внешней среды, особенностями климата и атмосферной циркуляции.

Исследование воздействия метеорологических факторов на продуктивность посевов, прогнозирование урожайности, разработка схем агрометеорологического обслуживания, выбор оптимальных стратегий потребителя метеорологической информации, оценка ее экономической полезности являются важнейшими проблемами агрометеорологии. Значительный вклад в их решение ыесли Ю.И. Чиркоь, Е. С. Уланова, В.М. Обухов, М.С. Кулик, В.А. Моисейчик, А. 11. Федосеев, А.Н. Полевой, О.Д. Сиротенко, В.М. Пасов, Б.Ё. Жуковский и другие.

В настоящее время, *арактбриэующееся внедрением новых экономических отношоний во всех отраслях народного хозяйства, в том числе дри переходе гидрометслужбы страны на договорную l платную) форму обслуживания специализированными прогнозами, важ-.oe внимание должю оыть уделено созданию новых,усовершенствованию существующих схем агрометеорологического обслуживания, разработке методов и способов определения оптимальных стратегий на основе МИ и оценке ее экономической эффективности.

Дгсуая глава посвящена разработке структуры моделей расчета продуктивности набора ооновных культур севооборота в специализированном риооводчеоком хозяйстве и принципов построения метеоро-

лого-тэхнологичяских схем (МТС). В таких схемах должны быть перечислены основные и альтернативные решения, необходимые для осуществления конкретного технологического процесса (сев, уборка, пред-поспв.чая обработка почвы, борьба с вредитэлями, болезнями, сорняками и др ; указаны основные виды МИ, на основе которых могут быть выбраны те или иные хозяйственные решения; определены оптимальные стратегии ( потребителя в зависимости от выбранного критерия оптимальности; оценены экономический эффект и вклад различите еидор МИ. '

Модель расчета продуктивности конкретного неучно-обоснованно-го севооборота рисового поля включает четыре варианта, характеризующих различную степень хозяйственной самостоятельности: а - посевные площади и валовый сбор основной культуры и культур севооборота заданы директивно; б - хоаяйство получает годовой госзаказ на производство только фирменной культуры; в - госзаказ на срок более одного года, например, на пятилетку; г - вариант полной хозяйственной самостоятельности (арендные или фермерские хозяйства).

При первом варианте .^планированный валовый сбор севооборота 'со определяется следующим образом:

Усо-Ш-Этл), «)

с

где I - культура севооборота, ГЬ - число культур, Оцпл-посевные площади, отведенные под .-тую культуру, Г; - прогнос урожайности до сева. При этом сумма [ПЛ мо! т быть меньше или равна всей мелиорируемой в хозяйстве площади, так как определенное количество рисогых чеков отводится под ремонт и пары. Планируемая прибыль П в хозяйстве будет определяться как

П- ''3-С)1-У1, (2)

I»

где - - закупочная цен», С - себестоимость производства тонны продукции, V - валовый сбор 1-той культуры.

При такой постановке задачя маневрирование посевными площадями не осуществляется. Увеличить П мо но за счет корректировки ороков оева, норм выоева семян, в1борг. оорга. Ооновой для принятия данных хозяйственных решений могут "впяться долгосрочные прогнозы погоды, предусмотренные схемой агрометеорологического обслуживания.

Во втором варианте (при получения ¿'осзапнэа на производствб

фирменной культуры Vpw-C-Onsí ) первоначально определяится посевные плодрди Ьр , которые необходимо занять специализированной культурой, чтобы получить запланированный виловый сбор зерна. При наличии идеального прогноза урожайности риса до сева Sp определялась Он как отношение зпшшнироьанного залоиого сбора риса г прогнозируемой урожайности. Иосколько прогнозы урожайности не являются идеальными (Р / IÜÜ (Э ¡i I), то .ладует вводить по правки, учитывающие оправдивьомость прогноза:

Р*оР -Р - , СЗ)

где ,ор - корректировочный прогноз урожайности; X и j> коэффициенты, учитывающие формулировку и опраьдываемость фазе его прогноза. Величина посевной площади (Seo ), ¿анятой культурами севооборота, равна

3 :о = 5 общ ~ Sp- ( 2поры + SpcHuiim). Прогноз валового сбора севообор^а или задинная площадь, которая отводится в данном году под l -тую культуру, определяется

Veo = vP *L ;pl so, (4)

W

C.

где ol - прогнозируемая или задоhiiak посевная площадь, которая отводится в данном году под I -туи культуру. Имея прогноз урожайности всех культур севооборота до сева, зная потребности хозяйства в получении белкового корма (сия), либо фуража (овес, яч-ень), силоса (куку;уза, кормовые культуры) и учитывая другие хозяйственные причикк, перераспределяются посевные площади Si.

В третьем варианте при решении задачи оптимизации структуры посоьных площадей учитываете» не только прогноз урожайности на предстоящий год, но и фактическая урожайность за преж-еддиз годы, а также различная климатическая информация. Постановка задача и ее реализации осуществлялся из предположения о том, что оптимальной является ориентация не на максимальный, а на устойчивый урожай. Входными параметрами модели в данном случае являются: закупочная цена и себестоимость, госзаказ на пятилетку в uoj:om и на каждый год; порядковый номер токущего года пятилетки; количество площадей с различными типами почв в целом по хозяйству, а гакжо запланированные площади под ремонт и пары для каждого из них; фа-аовый прогноз урожайности риса; количество лет, в течение которых

непрерывно на площадях с лугово-бу^ыми почвами высевался рис; карты микроклиматические топлообеспеченности рисовых массивов конкретного хозяйства и др. Ь результате расчетов по модели в третье»' варианте определяется посевная гию адь 1ЮД рис, необходимая для пим ни»им годового плана с учетом недобора валового сбо^а риса за ирсдццудиа годы пятилетки, вили таковой был; осуществляется выбор культур севооборота в зависимости от прогноза урожайности риса и их потребит ел вских качеств, определяется их валовой сбор, прибыль от производства кгщдоВ культуры; даются рекомендации о том, какие площади с определенным типом почв засевать рисом и остав шть под ремонт или пары. Данные рекомендации составляются на основе установленных автором количественных зависимостей мелду различными а гр 01/: ет со ро лог и ч е ским и показателями, типами почь, микроклиматическими особ^шостями рисовых массивов и урожайностью риса. Например, определено, что в высокоурожайные годы на всех типах почв урожайность примерно одинакова и в эти годы рисовые чеки с лугово-б>ры!ии почвами следует засовать другими культурами, езли до этого на них сеяли рис более двух лет. В низкоурожайные годы на торфяниках рас не вызревает, поэтому в эти годы рисовые чеки с таким* почвам! следует отводить .од другие культуры.

.задача в четвертом варианте сводится к выбору оптимальной структуры посевных площадей в ориентации: на минимальные убытки им максимальную прибыль от всех культур севооборота; - максимальны? валовый сбор риса; - устойчивый валовый сбор риса; - правильное соблюдение научно-обоснованных севооборотов.

Для каждого из вариантов были составл нь блок-схемы, которые приведены в диссертационной работе. На их основе реализованы рабочие программы, позволяющие рассчитать продуктивность всего на-'бора культур севооборота в рисоводческом хозяйстве в зависимости от степени хозяйственной самостоятельности и выбранного потребителем критерия оптимальности.

Изменяя входные параметры модели, мсяно получить большое число разлитых вариантов продуктивности севооборота в конкретном специализированном хозяйстве и выбрать наиболее приемлемые из них в соответствие со степенью хозяйственной самостоятельности, биоклиматическими ресурсами территорий, производственными возможностями отдельных рисоводческих или фермерских хозяйств в зависимости от выбранного потребителем критерия оптимальности.

В третьей главе рассматривается пространственная изменчи-

к

вость и оценивается вклад составляющих урожайности ряса по основным районам рисосеяния страны. В структуре валового сбора риса по территории РиФСР основная доля Сдо 60 %) принадлежит Краснодару. Вклад самых северных районов (Ростовская робласть, Поволжье, Приморский край) сост¿являет около трети всего валового сбора риса Российской Федерации.

Установлено, что наилучшим образом тронцовая составляющая урожайности риса, обусловленная культурой земледелии и долгопериодными колебаниями климата, в различных районах рисосеяния страны аппроксимируется полиномом третьей степени. Проведенная оценка вклада составляющих по] ¡зала, что культуга земледелия и ¿лияние климата в зависимости от физико-географических условий районов обеспечивает в среднем от 81 до 93 % урожаЗностн риса. В отдельные годы эта величин« сможет быть значительно ниже средних значений (до 25 %). Доля изменчивости вследствие погодных условий в среднем за год варьируется от 7 до 19 %. По абсолютной величине средние аномалии урожайности риса ( лР), за исключением Украины и Краснодарского края, не превниявт - | 0,251 т/га.

дгклоьзния урожайности риса от тренда по основным районам выращивания в одни годы отмечаются синхронностью, в другие годы аР имеют противоположные знаки. В^рос о сопряженности величины и знака йР имеет важное практическое значение, т.к. позволят (в случае его успешного решения) маневрировать посевньши площадями в рамках всей зоны рисосеяния. Первоначально требуется определить сопряженные территории, которые можно -"пользовать для взаимной компенсация. Необходимым условчем является примерное равенотво среднего уровня урожавяоети рассматриваемых территория.

Решить вту задачу можно пр. помощи матриц сопряженноотн -<наков д по градациям: высокая урожайность > 0,25 т/га), окою тренд (аР< 0,251 т/га) и низкая С Л Р -0,25 т/га). Маневрирование; посевными площадями целесообразно осуществлять

больге единицы либо близко к вей (.где Л | - элемент» матрицы сопряженности). Чем 6л же 4- к чули, том'в мея: [ей степей? цв-

леоообризно использовать данные районы для взаимной компенсация

В наибольшой мере соответствуют для взаимной компеноациг урожаев ряса районы: Ростовская область - Казахстан ( «■ 1,03), Приморский кряО - Ростовская область ( j- » 0,95), Ростовская область - Поволжье ( f » 0,76). В меньшей "эре в климатической постановке задачи для взаимной компенсації! подходят районы: Краснодарский крьй - Украина ( ^ * 0,29), Казахстан - Узбекистан ( .{- - 0,13), Поволжье - Приморье ( fi ■ 0,25).

Таким образом, с помощью »зтрицы сопрг іенности знаков Д можно получить не только данные о вероятности тех или иных градаций отклонений урожайності риса от треццовой состаЕ/УГИдей, но и выбрать оопряженные территории для компенсация отрицательных отклонена? /рожаичост- от тренда.

Четвертая ід. jd посвящена методам оценки влияния клима^ичео-ких флуктуаций и аномалиіі погоды на продуктивность риса я основных культур, состчрлящих севообороты рисового поля.

Исследование климатических особенностей за длительные промежутки временя необходимо для выборки отратегий, хоторые позволили бы нивелировать последствия возможных изменений кли"ата на овльское хозяйство и, в том число, ряооводотво. Уточнены ООНОВНЫ0 статистические характеристика изменчивости средней месячной тен-пературы воздуха за вегетационный период по длиннорздным гидрометеорологическим станциям, расположении*: по основному сельскохозяйственному раЗону приморского края. Установлено, что в летний период, особенно в первую половину вегетация, южные районы Приморского края оказываются более холодными и, наоборот, более северные территория являются саі/"ия теплыми в крае. Объясняется обратное направление широтного градиэнта температуры воздухп в дав-нок районе особенностями климатообразованря, в чаотноотг муссон-ной циркуляцией и рельефов местности.

Рассчитаны линрйные тренд« вре^нны*: рядов средней мйлячной температуры воздуха ао даними о ІВ8І г. и, по мера открытия станций, до 1990 г. Оказалось, что средняя месячная температура мая на большинстве станций по сравнению о температурний режимом начала века повысилась в оредне?* на 1,4 - 2,1 1. Отфильтровав порог-яоперяодны'э (менее 5 Л9Т) колебания прч помощи скользящего среднего, уотвновячио несколько максимумов " минимумов. Обнаружена синхронность ь ходе тревдовоЯ ооотчвляпаеС урожайности рись и охольаяцей средней мжьоккг темпера*vp. Пйсиодам похолоданвл

U92&-I932; 1954-1957; ШI-I983 гг.) соответствовало понстенае

уровня урожайности риса (0,9; 1,0; 1,6 т/га, соответственно).

Исследован вопрос о влиянии периода исходной выборки на характер и величину зависимости мелцу метеорологическими величинами и урожайностью сельскохозяйственных культур, составляющих севообороты рисового поля. Установлено, что выбор врэменнчх интерзалов, для которых определяется наличие и характер линейной зависимости, не должэн осуществляться произвольно, а в строгом соответствии с наблюдапдалися минимумами и максимумами трзндовой составляющей урожайности. Наблюдающееся на нисходящей ветви тренда снижение средних месячных июньских температур (абсолютный минимумТу?С отмечен в 1з83 г.) привело к увеличению тесноты связи VI с урожаем риса (1 » 0,64-0,95) по сравнению с восходящэй ветвью ( 1 = 0,37-0,65) и со всем периодом лет (1 = 0,11-0,39). Изм< гся так*е характер связи, а в некоторых случаях на обратный между метеорологическими величинами и урожайностью основных культур севооборота рисового поля. Это свидетельствует о том, что агроклиматические показатели должны рассчитываться для временных отрезков на восходящих и нисходящих ветвях тренда, что соответствует различным климатические флуктуациям, проявлямимся в виде осцил-ляруицг й кривой вдоль линии среднего многолетнего или линейного тренда. Поэтому важное практическое значение имеют детальные исследования имеющих место в прошлом климатических флук.^эций с тем, чтобы выделоть типичные ситуации, которые могут иметь место в ближайшем будущем.

Исследована пространственно-временная изменчивость полей сумм температ!р выие 10 'с прч помощи аппарата разложения по естественным ортогональным составляющим, физический смысл зависимостей между первым коэффициентом разложения (^ и ан( "алиями уро-айности заключается в том, что С^ описывает изменения сумм температур под воздействием зональной составлямцей крупномасштабной атмосферной циркуляции, при которой на территорию Приморского края осуществляется адвекция теплых сухих континентальных воздушных масс с севоро-восточных районов Китая, последнее приводит к формированию повышенного температурного фона и благоприятно сказывается на урожайности теплолюбивых культур.

Исследование влияния комплексных характеристик (индекса засушливости по Д.А. Педю и типов погоды, выделенных ¡«.Г, Фоминым). подтверддает выводы о том, что температура воздуха и сумма осадков в шопе оказываю! определяющее влияние на продуктивность риса

и культур, состгпляющих его севообороты. Долгосрочное прогнозы, указанных рикш метеорологических величин, могут бить основой для принятия хозяйственных решений п рис0бпдств9.

Рннее было пашмино, что основным входным параметром моделей, позволяющих рассчитать продуктивность набора культур сепооборотя в специализированном рисоводческом хозяйстве и решить задачу оптимизации структуры посевных тлоіцадей в зависимости от иыбранного критерия оптимальности, являются долгосрочные прогнозы урожайности, составленные до с ва основной іультурн. Как правило, при разработке различных м^одов прогноза урожайности сельскохозяйственных культур используют данные о фактических условиях погоды, имеющих место в период от начала вегетации растений до момента составления прогноза (Уланова, 1984; Сиротечко, І9оІ; Полевой, ІУ88). Оцнако заблаговременность таких прогнозов, несмотря на их высокую оправ-диваемость, не позволяет выбрать на практике ряд хозяйственных действий ( (А] ), которые могут быть реализованы только до сева культур. Например, выбор оптимальной структуры посевных площадей, сорта, норм высева семян и др.

Для увеличения заблаговременности прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур в качестве предикторов в ¡«счетных схемах учитывались различные агрометеорологические характеристики: осенние и весенние влагозаласы, количество осадков в осенне-зимний период (Дегтярева, 1973; Максименковь, 1987). Если исходить из предпосылки о том, что основной причиной возникновения аномалии урожайности являются нестационарные погодные условия, обусловленные в сбою очередь особенностями атмосферной цирку.шции над территориями соизмеримыми с естественными синоптическими районами или над Северным полушарием, то такая информации не является достаточной для построения схем прогноза с большой заблаговременностьг (до сера). Решить задачу долгосрочного прогнезв урожайности сельскохозяйственных культур до сева в таким случие можно на основе широко-распространенного в долгосрочном прогнозировании погоды синоптико-статисти-ческого метода. Впервые этот метод, применительно к прогнозированию урожайности яровой пшеницы в основные районах ее возделывания, бил использоран Ь.М. Пьоовым (1971 г.).

При разработке синоптико-стагистической модели прогноза урожайности сельскохозяйственных культур необходимо строить многопараметрические схемы, которые учитывали бы особенности циркуляция стратосферы, тропосферы и теплового состояния подстилающей поверх-

ности. Важное значение, в данном случае, имеет научное обоснование взаимосвязи м^жду циркуляционными факторами атмосферы за ¡и риод пр дшествующий вегетации и аномалиями урожайности риса и культур его севооборотов.

Для создания конкретной прогностической синоптико-статистичес-кой модели и расчетного способа прогноза урожайности сельскохозяйственных культур необходимо выполнять слодупдие этапы: вывить осо Оанности атмосферной циркуляции и теплового состояния подстилающей поверхности в годы с высокой и низкой урожайностью; рассмотреть механизм влияния выявленных особенностей на формирование урожайности, провести формализацию схем нрогноза; отобра? оптимальные схемы прогноза по заблаговремешюсти и онравдываемости.

При разработке любой синоптико-статистической схемы прогноза особо важное внимание должно быть уделено отбору наиболее инфо|ма-тивных предикторов и их преобразованию. При описании процесса J армирования урожайности сельскохозяйственной культуры и последующем ее прогнозировании с помощью априорной информации на первом этапе необходимо создать упрощенное, схематическое представление о совокупности явлений и процессов, результатом взаимодействия которых являются низкие или высокие урожаи. В зависимости от конкретных погодных условий, уровня агротехники, доз и видов удобрений, сорта, типов почв и т.д. можно получить большой количество моделей формирования различных групп урожайности сельскохозяйственной культуры, полностью определенных до ограниченного числа моделаобразующих параметров.

На перном этапе отбора предикторов синоптической группы рассмотрены особенности атмосферной циркуляции р тропосфере и нижней стратосфере на пространстве второго естественного синоптического района в годы с высокими и низкими урожаями риса на юге Дальнего Зостока. Известно, что одним из основных макроииркуляциочньп объектов атмосферной циркуляции над Северным нолуыерием, определяющим условия погоды в умеренных широтах, являгтся циркумполярный вихрь (Д.А. Педь, 1973; X. Вада, 1962). Поэтому особое внимание было уделено выявлению особенностей местоположения и интенсивности циркумполярного вихря \ЦГШ) в аномальньч по урожайности pica годы. Учитывались координаты центра Ц11В ( [Г и )с ) и значение геопотенциала П в центре цЛВ на изобарических поверхностях IL^q. Цд по сред-

ним месячным полям. В тех случаях, когда ЦЛВ имел два центра и болен , учитывался центр, расположенный в Азиатском секторе Арктики или чад Азиатским континчнтом. Оказалось, что местоположение ЦПЗ

существенно различается по группам лет Причем наибольшие различия отмечены на поверхносги Н^« в ноябре, январе и марте. Несколько хуже эти • ¡зличия проявлялись на вьшялежащих поверхностях: Н^ и

"зс

Установлено, что перед высоким урожаем риса Ц1ІВ преимуіцзствен-но располагается юго-восточнее своего обычного местоположения, а перод низким - северо-западнее. Интенсивность вихря перед низким урожаем, как правило, ниже, чем перед высоким, поскольку в прогностических схемах целесообразно использовать не более - 2-3 предикторов, характернаj«цих в целом систему "подстилающая поверхность -атмосфера", то возникла необходимость в концентрации информации, описывашей положение и интенсивность ДОБ. Для этой цели был разработан количественный комплексный показатель циркумполярного вихря V/ , который опреде.лется следующим образом. Первоначально строятся карты I.jqq (М : 75 ООО СОО) локализации циклонических центов по средним месячным по*ям l'lc)q- •Зат«ы определяется сред лв многолетние траектории перемещения Ц1Ш для огд льных месяцев холодного полугодия. Точка пересечения оси многолетней миграции центров ЦПВ с нулзвым меридианом условно принимаемся за точку отсчета 0. Рассчитывается количественный комплексный показатель по следующей формуле:

і- (НЧ500), (6)

где -Ь- расстояние от точки О до проекции центра ЩШ на ось миграции СА; Н - среднее месячное значение геопотенциала в ГТТ ■"""'"' Центре циклона (Рис. I). При п —* *** —'—* п-^тит 9Ш. н ^ Х500 дам показатель W"I.

Физический смысл Щ раскрывается следующим образом. С помощью * учитывается местоположение ЦШЗ относительно средней многолетней оси миграции. С с- юпгичеокой точки зрения этот параметр отражает наличие в распространенность в юго-восточном направлении высотной дальневосточной ложбины; чем больше значение С , тем более выражав» ложбина При меньших значениях ЦПВ более интенсивен, в эти члучаях над умеренны"; широтами северного полушария осущесгв-лют< я 1алално-восточный перенос. Учет интенсивности ЦПВ при расчете по формуле (6) позволяет сконцентрировать в нем вое три

ооновные параметра центра циркумполярного вихря,

ДРУГИМ фИЗИЧеОКИ ОБОСНОВАННЫМ фаКТОрОМ, КОТОРЫЙ ШИРОКО ПрИМРНЯ-

етоя в синоптико-статиотических схемах ДПІ1 являетоя тепловое состояние морокой подотиламщей поверхности. Изменчивость последнего существенно воздействует на особенности атмосферной циркуляции путем влияния на сезонные центры дейотвия атмосферы. Поэтому в диссертационной работе впервые для целей долгосрочного прогнозирования урожай-нооти сельскохозяйственных культур были использованы особенное! теплового оостояния млрскоЯ подстилающей поверхности: ледовитооть Охотского и аномалии температуры поверхности воды Японского морей.

На основании выявленных особенностей атмосферной циркуляция и теплового состояния подстилающей поверхности быль рассмотрена взаимосвязь процессов в атмосфере и гидросфере, приводящих к формированию определенного типа погоды и соответствующей ему аномалии урожайности риса и культур, составляющих его севообороты.

В годы перед высокой урожайностью риса в течение прелшествуоце-го 3i_.лето периода (ноябрь-март) над Дал-ним Востоком преобладаю" меридиональным форіц uapxyj ции. Центр ІЩВ смещен на Азиатский кок-tj нент и расположен пго-восточнее овоего обычного по "оженяя. Дальневосточная ложбина получает значительное раавитие в меридиональном направлении и достигает районов нижнего тече"ия р. Амур. Повторят— мость широтной &ормы циркуляции в ВТ от период меньше нормы, отмечаются в основно' те ее разновидності , прі которых высотная фронтальная зона занимает наиболее ожное положение. □] Taj и развитии и расположении дальневосточной ложбияы по ее западной периферии осуществляется адвекция арктического воадухы, которая цр и водит к формированию отрицательных ано"£ЛИЙ температуры воздуха у поверхности Зе.члг над югом Дальнего Востока и над Японскими островами (Л.М. Р>-дичева, 1973; Б.Ч. Лушкарева, 1975 ; 2. Вада 1967, 1972). Высотная фронтальная зона и "вдрс огический фронт характеризуются более южным положением. Циклоническая деятельность развивается преимуществ,jhho над Беринговым морем и Камчаткой. Эти два фа ;ора кдинамичесю В / термический) способствуют более нгеноивнаму процеооу .едообраьов*.-нлл над Охотст * морем и аго ледові ость в год,» перед высоким .рожаем риоа, как правило, вше нормы.

В вегетационный пэрицд годы ó высокой урожайностью риса ЦПВ занимает более северное положение, чем в годы о низкой. Лат к. В да. і невосточнвй гр.&ш» выражен олабо, повторяемость широтша фоі* циркуляции не 5-ІІ X виг і норм . Срад их ] ¿аі.оиидноотей, каж пралло,

наблюдаются такие, при которых высотные фронтальные зонг, располагаются в оолее северных широтах - между 40 и 60° с.ш. и с «вернее 6и° с.ш. Повторяемость западной формы циркуляции, напротив, в июне-августе меньше нормы на 5-7 %. Над большей частью Дальнего Востока, в том числе и над Приморсюч краем и дальневосточными морями, осуществляется зональный пер'.лос. При северном положения центра ЦДВ происходит его сокращение, что усиливает циклоничекуг. деятельность над северными районами Дальнего Востока. У поверхности Земли над Японским морем, Приморьем и Корейским полуостровом располагается отрог северо-тэхоокеанского антициклона. Положительные отклонения температуры поверхности. воды от нормы способствуют увеличению теплоотдачи океана, погашению энтальпии, образованию высотного гребня, «скривляющего зональный перенос. При формирования гребня высокого давления над южными районами дальнего Востока устанавливается анти-цяклональный засушливый тип погоды с повшенной инсоляцией, что приводит к росту су»<м температур выше 10 Си, как следствие, росту урожайности.

В годы перед низкой урожайностью ЦПВ расположен севэро-запад-нее своего обычного положения, повторяемость меридиональных процессов л ледовитость Охотского моря, как правило, ниже норы. В теплое полугодие вше нормы повторяемость меридиональных форм циркуляции; особенно центральной и западной над южным* районами Хабаровского края стационарует высотный циклон. Отрицательные аномалии температуры поверхност воды Японского моря о апреля .'я сентябрь также способствуют формированию высотной ложби ны над Приморским краем. У поверхности Ьемл* усиливается адвекщи относительно холодных влажных воз душ них масо, увеличивается число дней о осадками, туманами, уменьшаются инсоляция и суммы температур вше 1С °С. Цри таких погодных условиях возникает пирякулириоа, развивается пустозернооть, снижается вес зэрновю и уменьшается уоожайность риса.

Ь ати годы в приозерных (оз. " яка) и незащищенных от воздействия влажных морских относительно холодных воздушных, масо кл-ча-тическжх макроподрайонах (КИПР) зону рисосеяния складывается более в (благоприятный температурный режгм, чем в удаленных от озеоа я защищенных от летнего дальневосточного ыуссона. В свою очеоедь, внутри КИПР наименее теолообеспеченнши являются рисовые 461*" о т >рфянистши почвами, на которых в целом за период вегетацан при влажном типе погоды оумма активных температур меньше не 80-100 °С,

ч "1 на неорошаемом участке.

Наличие квазидвухлетней периодичности урожьйнооти риса и аномалий погоды установлено многими авторами, ь частности, U.K. Колосковым (хЭ71), А.И. псовым Ц/?4), O.A. ^ВидоВш (1Э71), А.И. Угрюм" ьы-vi (1971).

Ь г J ,hj тестой приводит эмпирическая модель кьозиднг хлетней периодичности урожайности риса и аномалий погоды на юге Дальнего Востока, которая была разработана на основе проведенных исследований. Огатистичсская оценка модели осуществлялась на основе анализа свяли между аномалиями LJIB в ноябре и марте и первым коэффициентом разложения полей сумм температур выше 10 °в (С^ . „ля выявло.шя направленности процессов первоначально рассматривались только знаки aWh • ¿Wm и fx,' Квазидьухлетняя цикличность в ходе С неоднократно нарушалась и возникал сбой в чередовании знаков аномалии, иозникнов^ние сбоев, по-видимому, связано с фактором "раскачки" ЦПВ возле положения равновесия. В зависимости от мощности Ц11В во взаимодействие вовлекаются различные по объему массы воздуха. При достпженпл ими какого-то критического значения инерция клим^.ичос-кой системы ужи не может гцзодолеть их сопротивления и соответственно происходит сбой периодичности

В разделе о.'Л показаны способы формализации синоптико-стати-стического метода прогноза урожайности. Схема прогноза разбивается на два блока: блок преобразования исходной информации и блок прогноза (Рис. 2). Первый блок разбивался на дье ча-лти: структурную 1 релятивную компрессии.

И Hi I. В.ЫК псча CHhillltHKO CI ЛНЩМЧС.'киГО 11 I'll IllJJ 1 yputeafinociu pucl

1етод;яиа отр)ктурной конпрооеии Сила выявлена структура того ля*, иного ивчтора путеи» боле; ко.чпькгного описания, а методами ре-л компрессии заучена зависимость прогностического век "ра от

огояни! г .ктора Ну 1«кто;;а, Отобранные в результате трлкрагной к ифюеш предикторы использовались в дальнейшем при построении прогнос-тич-. лиг с )ы с ломоцьс регрессионного и дискриминантного анализов.

Прогноз тршщовой состашцаицей урожайности риса Е^) осуществлялся д^умя способами. Е шрИП случае тренд аяпрокси.чи| уатся аналитической функцией - полиномом третьей степени:

где - номер года; й , о , С , (I - коэффициенты уравнения. Во втором случае Е ^ рассчитывалась с помощью эмпирической форк„лы.

Щогноз случеллой иоставляыцей э^ожайностя д]? ачервые в практика прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур осуществлялся при помощи линейного дискрнминантного анализа

где Х '1 - конкретны предиктор, I I - коэффициент дискрш инантной УФ нкцил при X С© - свободные член, который определяется

условия, что = О; ГЪ - числ • предикторов ( ГЪ = 2, 3).

Ори положите/ .ной дискриыинантной функции (Х)>0 вектор предиктора ХЧх^Хг.ЗСэ} относится к перьосу классу (группе), т.е. к тем случаям, когда д >0 При (Х)<0 иактор предиктора относится ко второму классу, где д Р < О , т.е. д» крям-нантная функция разде шет двух- или трехмерное пространство на две области

и в одно! и- которой наиболее вероятно положитель-

ыоч отклонение урожайности риса от тренда, а в другой - отрицательное.

При поыади лин.'йнгх дискрш,_____антных функции (лед) можно разделить двух- или трехмерное прострзнство на областей, границей между которыми будет сх^ гить некоторый заданный предел (1^-сопд1. Число лч! ейних дискр-мичакгных функций и пределы Я. ф оприделнются степенью точности, н^дъяв-ле ной к прогнозу, I требованиями потребителя данной гидрометеорологической информации. Используя несколько ддф, можно составить двух-, трех- и -фаговые прогнозы (Рис. 3).

Конплвксированмв прогноза &Р осуществляется на осыовь полз чош1ЫХ нраыгл. Опрацдиьаемосгь щогнозов средней по краю урокайнос-т1. риса до с ва (заб&ховрем кюоть 9-10 месяцев), составленных на

основе разработанного синоптико-статистического метода, по розул) татам оперативной проверки на материалах 1987-1990 гг. составила 94 %. Опраацнваемость прогнозов урожайности риса до сова в отдельных рисоводческих хозяйствах раача б среднем 90 %. Методы внедрены в практику оперативного обслуживания в Приморском гидрометцентре. По данной методике была реализованы прогнозы урожайности культур, ооставлягщих севообороты рисового поля: овса, ячменя, сои, гречихи.

"ч< 4Р < Зп-v/7, -».Высокий урожай': а„ < ДР < -+■ П, --».Выше трепла'; а„ < ДР< а„-*П, ->-,Ниже тренда"; —Зо < 4Р <Л|,-»-/7,-».Низкий урожай',

t..

Ниже грли). Buoa грамії

1 «« «..

Нияш ipoMda Ои« 'ртіл I Выпи ірльЗл

1, L, «.i «w

гролііився Ммі^і Омм Висомілмиїмсп

ц 1, b - tu

Ib^MI

U lf i, L Ui

O«« ямі Hitni Huí • ют.

Ь h L$ І4 ■i

Ря 5. Сямл и теринмолпги тстак-зенпя лву„-. 1 р

юаня ^ПКМ| л о» мостя сены к .к ЯШ культу Р ЯЛН ЯНОИЯЛНЙ пого. и с пом'** ъп д- ' дяясЯяы, дяскриияяаятгых фуяяи

При выборе хозяйственных решений в рисоводстве и при реализации, например, задачи оптимизации структуры посевных площадей, кроме прогнозов урожайности,необходимы долгосрочные прогнозы средней месячной температуры воздуха, числа часов с осадками сумм температур. Однако оправдываемость таких прогнозов, составленных по официальна принятым методам, например, на июнь не соответствует предъявляемым потребителя»!МИ требования!:. Кроме того, заблаговременносп ДПП чаще воего нулевая. Повтслу была предпринята попытка разработать новые методы хтрогноза эткх элементов погоды.

Первоначально^была выоказана ] чютеза о том, что одним из возможных пут ер повышения качества долгосрочного прогнозирования погоды является учет естественных колебангй климата. На ее основе раз-работ ан ежноптлло-клямьгячееккя метод долгосрочного дрогиова погоды, иоторыЛ был проверен я реалк^ован на ордере прогноза сред ней мвоячно! температуры ^оадуха я сумм температур <ше 10

прогностическое значение метеорологической реличины будет представлено по аналогии с прогнозом урожайности в виде суммы двух слагаемых

ТО р < f •■ «-г-«

С = Imp + 4 ,

где тр - трендовая и ¿7" случайная составляющие.

На первом этапе производят выявление и оценку трендов временных рядов пр огнозируемой метеорологической величины. Здесь -13М0Ж-ны три наиболее характерные ситуации: восходящий линейный тренд; нисходящий и нейтральный. Затем отфильтровываются короткопериодные колебания климата.

На следующем этапе разрабатывается способ прогноза трендовой составляющей. Если тренд аппроксимирован полиномом третье ределив men и max функции,выделим восходящую и нисходыцую ветви тренда и аппроксимируем их на заданной области определения прямой.

Прогностические зависимости определяются отдельно для восходящей и нисходящей ветвей тренда. Прогноз дТ осуществляется при помощи статического комплексирования знаков нескольких, лдф по аналогии с прогнозом дР (см. рис. 3).

Оправдываемость долгосрочных прогнозов- сумм температур с за-благовременностью 6 месяцев на независимой выборке 1984-1987 гг. (восходяшая ветвь) составила 78 %, = 0,56; средней месячной температуры воздуха на июнь вавна по Р = 83 %, § ° 0,66, Q - 0,64.

Кроме указанных, были разработаны специально для обслуживания рисоводства долгосрочные прогнозы: аномалий сумм осадков (средняя оправдываемость по данным оперативной проверка около 80 %); числа часов с осадками (80 %); индекса засуиливости по Д.А. Педю.

Проблема вьбора оптимальных хозяйственных решений в рисоводстве на основе климатической информации посвящены материалы восьмоГ главы диссертации. При этом показаны практические приемы определение климатологически оптимальных стратегий (нормы высева семян, сроки сева, выбор сорта) на основе метеоролого-экономических моделей дискретного и непрерывного типов. Оценены средние потери и экономические эффект при подходе от стратегии ориентации на средние многолетние оуммы температур к стратегии ориентации на климатологически оптимальные суммы для отдельных микроклиматических подрайонов зоны рисосеяния ога Дал? .него Востока. Разработан метод сверхдолгосрочного (10-15 лет) прогноза трендовой составляющей урожайности риса для всех озновных районов рисосеяния страны. Рассматриваются споообы оценки влияния климатически-. флуктуациР и «икроклиматячеокнх различий зоны рисосеяния на экономические показатели рисоводческих

хозяйств.

Результаты численных экспериментов по моделированию ПрОД^КТИВ-НОСТИ культур севооборота в СГ1бЦИаЛИ_>йр0ВаНН0М рИС0В0ДЧ1 "КОМ ХОзЯЙстве в .зависимости от степени хозяйственной самостоятельности и блок-схема метеорологического обслуживания ^исоведства приведены в девятое глевс диссертации.

Основой, на которой базируются расчеты по модели, являются: прогноз урожайности специализированной культуры (в данном случае риса) до сева; результаты районирования по микроклиматообразующим (¿,акторам,по величине и степени устойчивости урожайности всех культур севооборота; количественные зависимости ^энду метеорологическими величинами и урожайностью; оптимальные стратегии, установленные по данным о климате и на основе прогностической информации.

Изменяя вводные параметры модели, можно получить болъшо. чис ло различных вариантов продуктивности сев-ооборота в конкретном специализированном рисоводческом хозяйстве и выбрать наиболее приемлемый из них в соответствии со степенью хозяйсть-нной самостоятельности и биоклиматическими ресурсами территории, на которой располагается хозяйство.

для проверки чувствительности модели расчеты продуктивности осуществлялись в трех вариантах:

1 - в стратегии полного доверия прогнозу с учетом ошибки прогноза урожайности;

2 - в стратегии идеального прогноза;

3 - в стратегии оптимального прогноза.

каждый вариант рассчитывался еще но трем подвариаитам, учитывающим различное соотношение посевных площадей с разным типом почв: а - йО % посевлых площадей занимают рисовые чекк с лугово-бурыми почвами, 10 % - с иглеенкым торгом, 10 % - торфяники; б -соответственно 60 %, 20 %, 20 %; в - соответственно 40 40 %, 20 %.

Эксперименты проводились по данным зь два периода лет: с 19?Ь по 1979 гг. и с 1961 по 19йЬ гг. Как показала оценка результатов моделирования, средняя оправдываемость прогноза валового сбора и прибыли всего набора культур севооборота составила ¿0

Ь заключении диссертации сформулированы ее основные результаты, а такж^. перспективы дальнейших исследований.

1. Изучена динамика уронайнооти риса во вссх основных районах его выращивания, выявлена квазисинхронносгь колебаний в ходе Трендовой СОС'МШЦШщЗЙ урожайно ги, обусловленной культурой зем-

леделия и долгопериодными колебаниями климата, и аппроксимированной полиномом третьей степени. Оценен вклад составляющих по всем основным районам рисосеяния страны. Предложен способ определения сопряженных ло аномалиям урожайности риса территорий зоны риоосея-ния для целей взаимной биокомпенсации.

2. Обобщены исследования об особенностях климата северных районов рисосеяния. Впервые для целей рисоводства исследована пространственно- временная структура средних месячных температур воздуха по данным за весь период инструмекгальных наблюдений - для юга Дальнего Востока. Выявлен и оценен линейный тренд в ходе средних месячных температур, установлена синхронность в ходе скользящих средних по пятилетиям температур воздуха и трендовой составля ющей урожайности риса. Обнаружен осциллирующий характер колебаний скользящих по пятилетиям температур вдоль линии средней многолетней или линейного тренда, установлено несколько ааксимумов ;« минимумов. Агроклиматические показатели риса должны определяться отдельно для временных отрезков, соответствующих восходящей или нисходящей ветвям тренда.

3. Исследована пространственно-временная изменчивость полей сумм температур выше 10 °С при помет аппарата разложения по естественным ортогональным составляющим, физический смысл зависимостей между перпым коэффициентом разложения (СА* и аномалиями урожайности заключается в том, что С^ описывает изменение оуым температур под воздействие^ зональной составляющей крупн масштабной атмосферной циркуляции при которой на территории юзных районов Дальнего Востока осуществляется перенос теплого континентального воздуха о севро-восточкнх районов Китая. Это приводит к формированию повышенного температурного фона и благоприятно сказывается на урожайности теплолюбивых культур, особенно в условиях муссон-ного климата юга Дальнего Востока, исследовано влияние комплексных характеристик ( Зц и типов погоды) на формирование урожайности риса и культур, оставляющих его севообороты, установлены количественные зааиоил сти-

4. Впервые разработаны методологические основы (от теоретического обоснования до создания конкретных расчетных схем) си-нонтико-статистического прогноза урожай ..юти риса до сова. Проведено научное обоснование взаимосвязи между циркуляционными факторами атмосферы, тепловым состоянием морокой подстилающей поьерлности л аномалиями урожайноотн риоа и основных (зориобобо-ьых) культур его севооборотов. Показано, что при создании синои-

тико-стьтистических миделей прогнозе урож Чности сельсхохозя-ЙЬ'Левиных культур необходимо строить многопараметрические с*еяя.

5. Установлено, что сложные процессы взаимодействия океана и атмосферы, а также тропос]*эры и стратосферы над Дальним Востоком приводят к фондировали*; определенного погодного р. жима на гаге Даль него Востока и, в частности, в зоне рисосеяния Связь между атмосферной циркуляцией и колебаниями урожайности риса и культур его севооборотов рассматривается в следующей последовате.чьности: чвитк«

действие океана и атмосферы-— тип погоды-—микроклимат ¡исо-

вего поля-—урожайность.

Развитие атмосферных процессов как в лредвэгетгзцяонкый, так п ь вегетационный периоды в годы с иысс<сй и низкой урож&йнссггью р| са существенно различаются между собей. Так, например, в годы ле; л низкой урожайностью риса ЩШ расположен северо-западнее своего обычного положения, высотная дальневосточная ложбина слабо выряжена, ледовитость Охотского моря, как правило, ниже кормы. В теплое нол>-годие в низкоурожайные годы чаще осуществляются ме чшиочальныв Торны циркуляции, при которых над средни,., течением р. Амур и юг ыми районами Хабаровского крал стационирует высотный циклон. Огрице-тельные аномалии температуры поверхности воды Японского моря с апреля по сентябрь также способствуют формированию зысотноЕ ложбин! над Приморьем. У поверхности Земли усиливается адвекция относительно холодного влажного воздуха, при облачной погоде увеличивается чяоло дней и число часов с осадками, туманами, умвш ается инсоляция и суьма адвективных температур. При таких погодных условиях развиваются пирикуляриез, пустозерносгь, снил-ается вес зерновок и уменьшается урожайность риса.

6. Составлена блок-схема синоптико-статистического метода прогноза урожайности риса. Разработаны способы прогноза трендовой составляющей. Впервые прикенеч линейный дискриминантный анализ для прогнозирования случайной составляющей урожайности риса и культур его севооборота. Предложены правила статического комплековроЕания прогноза л на основе сочетания знаков нескольких линейных дискри-минантных функций. Ньяалено, что ширина градаций дР прг составлении фазового прогноза должна выбираться с учетом величины и знака коэффициентов асимметрии и эксцесса временных рядов урогчйностя- Сформулированы правила, пезволявдиь осуществить переход от }озового прогноза к количественному

Опрашьзаемость прогнозов средней по краю урожайности риса до сева по результатам авторской проверки (1983-1387 гг.) составила

9)с-94 %. По данным оперативных испытаний, проведенных в Приморском гидрометцентре на материале за 190о-1990 гг. прогнозы оправдались в 96 % случаев. Па основе разработанного автором синоптико-стати-стического метода прогноза урожайности риса, составлены синоптико-статистические модели прогноза урожайности всех основных зернобобовых культур, составляющих севообороты рисового поля

7. Вппрвые разработан метод прогноза У10жайности риса до сева для отдельных рисоводческих хозяйств. Такой прогноз ячляется основой для расчета и моделирования продуктивности культур севообо эта при различных вариантах экономической самостоятельности рисоводческих хозяйств. В настоящее время метод прошел оперативные испытания в Приморском гидрометцентре и внедрен в практику оперативного обслуживания рисоводческих хозяйств. Опраацьваемость прогноза по данным оперативной проверки (19Ь8-19У0 гг.) составила 88-90 %.

Ь. Предложена эмпирическая модель кдазидвухлетней цикличности аномалий урожайности риса и погоды на юге Дальнего Востока и составлен способ прогноза сбоя квазядвухлетней цикличности. Разработан комплексный показатель ЦПВ, дозволяющий количественно оценить местоположение и интенсивность циркумполярного вихря.

9. Высказана гипотеза о том. что одним из во1можных путей повышения качества долгосрочного прогнозирования является учет естественных колебаний климата. На ее основе разработан синоптико-кли-матический метод прогноза аномалий средней месячной температуры воздуха и теплообесгеченности вегетационного периода. Опраацывае-мость прогнозов, составленных автором на независимой выборке (1985-1988 гг.) вине, чем прогнозов, рассчитанных по официальному методу.

10. Разработан и внедоен в практику метеорологического обеспечения рисоводства и других отраслей народного хозяйства долгосрочный синоптико-статистический прогноз аномалий месячных сумм осадков и числа часов с осадками на основе линейного дискриминент-ного анализе и специально разработанных правил динамического ком-планирования. Оправдыв^емость прогнозов по результатам оперативной проверки (1987-1990 гг.) составила в среднем 80 %.

11. Создано новое перспективное направление в агромэтеороло-ггчяском обслутяввнии специализированных хозяйств на примере рисоводческого - моделирование продуктивности всего пай- ора культур севооборота в зависимости от степени хозяйственной самостоятельности. Теоретической основой его являются комплексное использование раяличных садов метеорологической информации и количественные аа-

ВИСИМОСТИ между факторами внешней среды и у] ожайностью сельскохозяйствен!, ых культур. Исследована чувствительность моделей продуктивности Севооборота специализированного хозяйства к изменению параметров и структуры моделей, а также исходной прогностической информации. Рассмотрена изменчивость параметров модели в зависимости от стратегии потребителя МИ. Данная модель по.эволяет ре'иагь не только традиционную задачу по оптимизации структуры посевных площадей на уровье отдельного хозяйства, но может быть использована и для других исследований:

- выбора оптимальной (с точки зрения экономической полезности) отрат^гии потребителя;

- оценки влияния ошибки прогноза урожайности культур до сева и определения его пороговой оп^аццываемости, при которой целесообразно с экономической точки зрения использовать данный прогноз на практика;

- оценки влияния того или иного соотношения площадей с различным типом почв на результаты хозяйственной деятельности и решения вопроса о необходимых и достаточных объемах работ в кавдом хозяйстве по минерализации торфяников;

- применять даннуи. модель не только для статистического, но и динамического моделирования продуктивности севоообсрота специализированного хозяйства и других исследований.

Выполненные исследования представляют собой теоретическое обобщение и решение актуальной проблемы в области метеоролог ческого обеспечения одной из важнейших отраслей сельского хозяйства - рисоводства. Это одна из первых попыток комплексного подхода к решению конкретной хозяйственной задачи, в которой рассмотрен широкий круг воспросов, принадлежащих к различным направлениям гидрометеорологической науки: климатологии, синоптической метеорологии, агрометеорологии, макрзклиматологии, долгосрочным прогнозам погоды, эконоцике метеорологического обеспечения народного хозяйства.

Разработанные основные направликия и методы использования различных видов метеорологической информации п±-и принятии хозгйсгвен-1:ых рьшений в рисоводстве внедрены и внедряются в практику метеорологического обслуживагшя этой отрасли сельского хозяйства.

Но теме диссертации опубликовано более ЗС работ, основные из

НИХ'

I. Обоснование схемы синоптико-стигисгического метода щ л мс за урожая риса до сева//Регион, вопр. сшонтлч. метеорол. кли.ж. тол./Межвуз. со., Дальнсвост. у|1-т. - Владивосток. - ПЦ. - Вып.

4. - С. 173-166. - Деп. в ИЦ кіИИІШ-Ми. - * 171. - г«Д-б2.

0 св»ыи между ледовитостью Охотского моря л урожаем риоа а Приморьв//Рогион. вопр. синопгич. метэорол. и юшматод/М^лвуз. об.: Дальнввост. ун-т. - ¿л«дивооток. - 1982. - Выл. 4. - С. 1ь9-197. - Дел. в ИД ЕЯИИІМИ-МЦД. - А 171. - щИ-82.

3. Районирование риоосехлцей зоны Приморского края по микроклимат ообразуїицнм факторам// Метеорология и гидрология. - 1982. -

* II. - С. 93-¿7 (соавторы Чирков Ю.И., Че^ншева Л.С.).

4. Агрометеорологические основы прогноза уроьая риса на Дальним Востоке//Докл. ТОХА. - 1963. - С. 38-43 (соавтор Чирков Ю.И ).

5. О алнлнни различных типов погоды на урожай риса ь Примор-оксм крае//'Метеорология и гидрология. - 1983. - # 5. - С. 103-106 (соавтор Чирков Ь.И.).

6. Особенности технического режима рисовых пола с различны* типом иочв// Изв. ТШСА. - Ь«33. - Ш 2. - С. І9і:-І95 (ооавггор Чирков Ю.И.).

7. Об использовании климатических данных а долгосрочных прогнозов погоды при принятии хозяйственных решений в рисоводстве Приморского края// Тез. докл. на совещании молодых ученых и специал/ сгов дальнего Востока. - Владивосток. - 1984. - С. 21-<;2.

6. Некоторые особенности атмосферной цьрх,, -*лцнн над Дальним Востоком и теплового состояния морской лодстнлшлцей поверхности в годы с высокими и низкими урожаями риса в Приморском крае//Регион. вопр. синоптич. мэтеорол. и кл" 9Т)л./Ьквжвуз. сб.: Дальневоот. ун-т. - ялвдивосток. - 1964. - Вып. Ь. - С. 46-64. - Доп. в ИЦ ВНИИГУИ-ЫПд - « 317. - гмД-64.

9. О возможности использование параметров циркумполярного ы ХРй применительно К долгосрочному прогнозу уроь ІЯ риса в Приморском крае/Др. ДВ;МШИ. - 1965. - Вып. 121. - С. 10-19.

10. О _икр< лиматичесчой неоднородноеги рисовых массивов При морского края//Тр. ДВНіШ. - 1965. - Вып. 98. - С. ІІ5-І2І (ооавгор Чеунышева Л.С.).

11. Прогноз урожая риса до сева в Приморском крае// Пробл. моделир. атмои. цирку 1. И ИСПОЛЬЗОВ. ГИДрОМВТыОрОЛ. информ. в народне« хоз. Дальнего Востока. - Владивосток. - Из-во ДВ1У. - 1967.

- С. 66-101.

12. Принятие хозяйственных решений по данным о кли"гге. -Владивосток. - Из-во ДВІ7. - 1967. - 24 с.

13. Долгосрочный слноптико-тстатистический прогноз теплообис-пзчешюсти вегетационного периода/Др. ДВНИИ. - 1966. - Вып. 141.

- 0. 28-40.

14. Метод сверхдолгосрочного прогноза тре.чдовой составляющей урожая риса// Регион, вопр. синоггтич. метеорол. и кл::матол./Даль -кевост. ун-т. - 11ладиьосток. - 196о. - С. I7I-I86. - Деп. в ИЦ ВНШШУ '"ид. - # ¿20. - гмД-txi (соавторы Галкин Г.А., Костенко 3.AJ.

Ю. Использование ресурсов климата и погоды в рисоводстве. -Л.: Гидрометеоиздат, 19У0. - 160 с. (соивтор Чирков Ю.И.).

16. Качественно-физическая модель квазидвухлетней цикличности аномалий погоды и урожайности риса на юге дальнего Востока//Тр. ДВНИИ. - 1991. - Вын. 157. - С. 47-62 (соавторы Плотников В.В., Тарасова Е.В.).

17. Использование линейного дискриминантного анализа при прогнозировании урожайности сельскохозяйственных культур/у Метеорология и гидрология. - 1991. - л о. - С. 101-Iud.

Id. Методика оценки экономической полезности краткосрочных альтернативных метеорологических прогнозов//Дал^невосточн. ун-т. -Владивосток. - 1991. - С. 53-59.

19. Об одном из возможных путе.Ч повышения качества долгосрочного прогноза средней месячной температуры воздуха в Приморском крае//Регион. вояр. синоптич. метеорол. и климатол./Дальневост. ун-т. - Владивосток. 1991. - С. 64-81. - Деп. в ИЦ ВНИИШИ-МЦД. -* 421 . - гмЭ1 (соавтор Стародубцева Л.А.).

20. Синопгико-статистический прогноз средней по Приморскому кр^ю и по отдельным хозяйствам урожайности риса с заблаговрзмен-ностью 9 месяцев// Уетод. указ.: Дальневост. ун-т. - Владивосток, 1991. - 21 с.

21. Синогстино-статистический долгосрочный прогноз месячной суммы осадков в июне и числа часов с осадками по основному сельскохозяйственному району При>- некого края/Метод, указания. Дальневост. ун-т. - Владивосток, 1991. - .6 с.

22. Вибор оптимальных решений в сельскохозяйственном производстве по д нным с климате и погоде (на примере рисоводства)/ дальневост. ун-т. - Владивосток, 1У91. - 157 с.

23. Моделирование продуктивности севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве в зависимости от биоклиматическш. ресурсов и степени хозяйственной самостоятельности/ Метод пособив: Дальневост. ун-т. - Владивосток, 1991. - 65 с.

24. Климатическая информация и некоторые аспекты ее использования В сельском хозяйстве//Vi3B. Тимирчзевской с.х. академии. -19а 1. - # 8. - С. 58-72 (соавпиры По^ад-заде М.Ь., Сенников В.Н.).

КОМПЛЕКСНЫЙ синоитико-статистичоский метод долгосрочного прогноза средней месячной температуры воздуха в июне по Приморскому краю//Митод. указания. - дальноаост. ун-т. - Владивосток, 1991. -А с.

5 1

ГИцгОМВГЦЬНТН ЗЛКЛД тираж__-

173243. МХ.КВЛ, УЛ.БОЛ оШЕВИСТСКЛИ, в-13

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора географических наук, Пестерева, Нина Михайловна, Владивосток

♦

////у - ///¿Г-

ГОСУДАРСТВШНЫЙ КОМИТЕТ РСФСР 1Ю ДЕЛАМ НАУКИ

И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ И МЕТОДЫ ПРОГНОЗА ПРОДУКТИШОСТИ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА В ШБЦИАШЗИРОВАШОМ РИСОВОДЧЕСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ НА ОСНОВЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 11.00*09 -метеорология, климатология, . агрометеорология

Диссертация на соискание ученой степени доктора

географических наук

Владивосток 1992

4

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Стр 9

Глава X. Современное состояние исследований по

использованию метеорологической информации при выборе оптимальных хозяйственных решений в сельскохозяйственном производстве .... 27

1.1. Использование климатической информации при принятии хозяйственных решений в сельском хозяйстве...................Зо

1.2. Долгосрочные прогнозы и хозяйственные решения................. 41

1*3. Адаптация систем управления хозяйственной деятельность» но прогнозам погоды, составлении после сева, и фактической

метеорологической информации....... 4$

Глава 2. Разработка структуры моделей расчета продуктивности культур севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве. ... 64

2.1. Метеоролого-технологические схемы различных уровней принятия хозяйственных решений в рисоводческом хозяйстве .... 64' 2.1.Х. Влияние факторов внешней среды на

продуктивность риса и технологию его выращивания.........

64

2.1.2. Метеоролого-технологические схемы принятия хозяйственных решений в рисоводстве...........-

4

♦

ферных фоцесеов над Дальним Востоком с условиями формирования урожайности риса* •

Краткие выводы.................

Глава 6. Эмпирическая модель квазидвухлетней цикличности урожайности риса на юге Дальнего Востока и синопгяко-статистйческий метод ее ♦ прогноза. .

6.1. Эмпирическая модель квазидвухлетней цикличности аномалий погоды и урожайности

риса .....................199

6.2. Методы формализации синоптик о-статистического прогноза урожайности риса.......216

6.3. Схемы синоигико-статистического прогноза урожайности риса до сева.......... 222

6.4. Методы комплектования прогноза урожай* ности на основе знаков линейных дискря-

минантных функций.............. 22?

6.5. Корректировочные прогнозы урожайности

после сева................. 238

Краткие выводы. ...... ........... 242

Глава 7. Комплексный с иностгико-клим этический метод

долгосрочного прогноза погоды......... 245

7.1. Общие положения методики нового комплекс-

• ного оинолгико-климатического долгосрочного

прогноза погоды. .............. 245

7.2. Долгосрочный прогноз средней месячной температуры воздуха в июне по Приморскому краю на основе комплексного синопгяко-

климэтического метода. ..... 251

186 196

199

7.3. Долгосрочный комплексный метод прогноза теплообеспеченности и типа распределения декадной температуры воздуха за вегетационный период. . . . ............ 266

7*3.1. Комплексный синоптико-климэтический прогноз теплообеспеченности

щ вегетационного периода . .......266

7*3.2. Долгосрочный прогноз типа распределения декадной температуры за вегетационный период ........ . . 272

7.4* Долгосрочный прогноз аномалий месячных сумм осадков, числа часов с осадками и ивдекса засушливости по Д.А. Педю ($1) . . . 277

7.4.1. Долгосрочный прогноз аномалий месячных сумм осадков, по зоне рисосеяния

« Приморского края. .......... 277

7.4.2. Долгосрочный прогноз аномалии среднего месячного количества

часов о осадками. .............283

7*4.3. Прогноз индекса засушливости по

Д.А. Педю ...................285

Краткие выводы............... 286-

Глава 8. Методы определения и оценки климат ологи-

с ческих стратегий в рисоводстве.......288

8*1. Методы выбора оптимальных стратегий в рисоводстве на основе климатической информации. .............. 288

8.2. Метод, сверхдолгосрочного прогноза трен-

довой составляющей урожайности риса . . 301

8*3. Методика районирования территорий по степени устойчивости урожайности

сельскохозяйственных культур....... 310

8.4. Методы оценки влияния климатических флуктуаций на экономические показатели

рисоводческих хозяйств.......... 315

Краткие выводы . ......... ...... ^зд

Глава 9. Численые эксперименты По моделированию продуктивности севооборота в специализированном хозяйстве в зависимости от степени хозяйственной самостоятельности. . . . 326 9.Х. Блок-схема метеорологического обслуживания рисоводства . ...........326

9,2. Методы определения оптимальной стратегии на основе синоптико-статистического прогноза урожайности риса до сева .... 333

9*3. Численные эксперименты по моделированию продуктивности севооборота в специализированном рисоводческом хозяйстве в зависимости- от степени хозяйственной самостоятельности . ............. 340

9.3.1. Моделирование продуктивности севооборота на примере совхоза Новосельский за 1975-1979 гГ.. \ . 342 9.3.2., Моделирование продуктивности

севооборота в совхозе Новосель-. ский за 1981-1985 гг.. ...... 346

9.4. Песпективы совершенствования системы

метеорологического обеспечения сельского

синодтяко-климатяческого прогноза погоды, который был реализован на примере долгосрочного (с заблаговременно-стью пять я два месяцев) прогноза аномалий средней месячной температуры воздуха и суш температур выше 10 °С;

- разработаны методы комллексирования прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур и погоды;

- исследовано влияние периода выборки временных метеорологических рядов на агрометеорологические зависимости и показатели;

- разработаны комплексные показатели циркумполярного вихря и системы атмосфера - подстилающая поверхность;

- разработан долгосрочный прогноз аномалий месячных сумм осадков с использованием линейного дискриминантного анализа, составлены правила динамического комллексирования прогнозов с различной заблаговременностью;

- разработан долгосрочный прогноз аномалий числа часов с осадками, типа распределения декадной температуры воздуха, индекса засушливости ( $1). составлены правила статического комллексирования прогнозов на основе сочетания знаков нескольких линейных дискриминантыых функций;

- определены оптимальные климатологические стратегии в рисоводстве на примере Приморского края;

- составлена блок-схема метеорологического обслуживания рисоводства на основе долгосрочных прогнозов урожайности, погоды и биокомпенсация;

- разработано новое перспективное направление в агрометеорологическом обслуживании специализированных хозяйств (на примере рисоводческого) - моделирование продуктивности севооборота в зависимости от степени хозяйствен-

я формализации до создания расчетных схем, апробации и внедрения в практику оперативного обслуживания сельского хозяйства) элементов погоды, предусмотренных блок-схемой метеорологического обеспечения рисоводства; в обосновании и расчете комплексного показателя циркумполярного вихря и др.

В работах, вошедших в диссертацию л выполненных в соавторстве [ 129, 162-165, 168, Г73-174, 226, 229-233] , личный вклад автора состоит в следующем. В [129] автор принял участие в сборе и анализе материала, написание статьи, в [162] - идея работы, научное руководство, сбор, анализ материала, интерпретация результатов, написание статьи; в [ 163] - идея работы, высказанная на основе результатов, полученных автором в [154-159, 1613 , анализ, участие в интерпретации результатов, написание статьи; в [ 164] - самостоятельно выполнена вторая часть монографии, сбор, анализ данных об ущербе понесенном потребителем при его ориентации в хозяйственной деятельности на неоправдавшиеся прогнозы риска и перестраховки, интерпретация результатов, формулировка выводов, написание текста монографии и учебного посо<Й [ 1761 ; в [165] - идея комплексного использования различных видов метеорологической информации, научное руководство, полученные лично автором рекомендации, вошедшие в [ Х7б] , формулировка выводов, написание статья; в [168] - идея об одном из возможных путей повышения качества долгосрочного прогнозирования погоды, научное руководство, анализ материала, интерпретация результатов, написание статьи и методических указаний [ 174] ; в [173] - участие в сборе и анализе материала, полученные ранее лично автором результаты, опублико-