岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預(yù)報(bào)研究

1、    岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預(yù)報(bào)研究    李駿+胡巧兒【摘要】：近年來，岱山縣休閑漁業(yè)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)氣象保障服務(wù)的要求也越來越高，十分需要一款具有針對(duì)性、綜合性的專業(yè)氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品。通過對(duì)岱山休閑漁業(yè)7個(gè)海區(qū)的深入調(diào)研，基于模糊綜合評(píng)價(jià)法建立岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預(yù)報(bào)模型及產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，并進(jìn)行試預(yù)報(bào)分析。結(jié)果表明：指數(shù)預(yù)報(bào)模型能較好的描述各預(yù)報(bào)因子與適航指數(shù)之間的關(guān)系，能準(zhǔn)確的反應(yīng)當(dāng)日各作業(yè)海區(qū)船只的適航情況，在實(shí)際應(yīng)用中取得較好的效果?！娟P(guān)鍵詞】：休閑漁業(yè)；指數(shù)預(yù)報(bào)；模糊綜合評(píng)價(jià)1、 引言隨著岱山縣休閑漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)氣象保障服務(wù)的要求

2、也越來越高。十分需要一款具有針對(duì)性、綜合性的專業(yè)預(yù)報(bào)產(chǎn)品。本研究通過對(duì)各漁業(yè)公司老板、作業(yè)人員的深入交流、調(diào)研，對(duì)各影響要素進(jìn)行篩選，將主要影響因子引入指數(shù)預(yù)報(bào)方程，研究制作更精細(xì)、全面的綜合指數(shù)預(yù)報(bào)產(chǎn)品。通過對(duì)岱山休閑漁業(yè)7個(gè)海區(qū)的深入調(diào)研，基于模糊綜合評(píng)價(jià)法建立岱山休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預(yù)報(bào)模型及產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，并進(jìn)行試預(yù)報(bào)分析。2、 模糊綜合評(píng)價(jià)法指數(shù)預(yù)報(bào)的等級(jí)判別是一個(gè)比較模糊的概念，該項(xiàng)目之前也沒有相關(guān)的研究和標(biāo)準(zhǔn)，各要素對(duì)其等級(jí)的界定難以量化1?？紤]使用模糊綜合評(píng)價(jià)法，通過對(duì)各海區(qū)船長、船員及部分游客的調(diào)研，收集他們對(duì)各類氣象條件下船只的適航程度的主觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的

3、隸屬度原理將定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定具體指數(shù)等級(jí)劃分。3、建立指數(shù)預(yù)報(bào)模型3.1 調(diào)研調(diào)研目的：（1）了解休閑漁業(yè)從業(yè)人員對(duì)預(yù)報(bào)產(chǎn)品的需求，了解影響船只航行的主要?dú)庀笠蛩?，建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型。（2）根據(jù)模型確立的各個(gè)要素，采用問卷調(diào)查獲取因素集與評(píng)價(jià)集的隸屬度和各因子間的權(quán)重關(guān)系。（3）對(duì)各海區(qū)實(shí)地走訪，了解當(dāng)?shù)氐臍庀蟓h(huán)境特點(diǎn)。（4）近海面人體舒適度方面的感受。調(diào)研對(duì)象：休閑漁業(yè)公司負(fù)責(zé)人，主要船舶駕駛?cè)藛T，及部分游客。調(diào)研結(jié)果：綜合各方面的調(diào)研結(jié)果，確立主要的三個(gè)獨(dú)立的影響因子：災(zāi)害性天氣、船只航行因子、人體舒適度因子。災(zāi)害性天氣：調(diào)研中，最受關(guān)注的是災(zāi)害性天氣，船只能

4、否出航是整個(gè)旅游計(jì)劃開展的基礎(chǔ)?？紤]到災(zāi)害性天氣發(fā)生時(shí)作業(yè)船只無法出航，災(zāi)害性天氣的程度對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的影響微乎其微。所以災(zāi)害性天氣的持續(xù)時(shí)間便成為影響的主要因素，可轉(zhuǎn)化為船只可出航時(shí)段的預(yù)報(bào)。因此，調(diào)研主要是針對(duì)災(zāi)害性天氣的種類和對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的討論。確定災(zāi)害性天氣要素主要為大風(fēng)、大霧和暴雨，其中大風(fēng)和大霧的不可出航標(biāo)準(zhǔn)有相關(guān)文件規(guī)定，暴雨標(biāo)準(zhǔn)則是與各海區(qū)作業(yè)人員討論協(xié)商得出。各海區(qū)調(diào)研對(duì)象均表示在實(shí)際航行中，如果不伴隨大風(fēng)和低能見度天氣，僅降水對(duì)航行的影響較小，以小時(shí)雨量10mm為不可出航標(biāo)準(zhǔn)。航行氣象因子，主要影響因子為風(fēng)力、能見度、雨量（即未達(dá)到災(zāi)害性天氣標(biāo)準(zhǔn)的要素值），風(fēng)浪由于與風(fēng)力有很強(qiáng)的正

5、相關(guān)性，與風(fēng)力歸為一類討論。人體舒適度因子，這方面研究比較成熟，擬采用已有的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。確立各主要影響因子后，采用問卷調(diào)查法確定各因素的權(quán)重和隸屬度，共計(jì)30份。調(diào)查對(duì)象主要為漁業(yè)公司老板、船只作業(yè)人員、資深游客、項(xiàng)目組成員。使用模糊統(tǒng)計(jì)法對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)2，可得到各要素具體數(shù)值對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)集的隸屬度表，如表1：可出航時(shí)間 h 優(yōu) 良 一般 差2 0.000 0.000 0.000 1.0003 0.000 0.000 0.233 0.7674 0.000 0.033 0.533 0.4335 0.000 0.133 0.733 0.1336 0.000 0.367 0.633 0.0007

6、0.000 0.533 0.467 0.0008 0.300 0.633 0.067 0.0009 0.700 0.300 0.000 0.00010 0.933 0.067 0.000 0.00011 1.000 0.000 0.000 0.000表1 可出航時(shí)間因子取值范圍及對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)集隸屬度表3.2指數(shù)預(yù)報(bào)模型建立根據(jù)調(diào)研結(jié)果，確立第一層因素集：可出航時(shí)間：以小時(shí)為單位，當(dāng)相關(guān)要素達(dá)到災(zāi)害性天氣不可出航標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該小時(shí)不計(jì)入可出航時(shí)間，最大11h，即7時(shí)18時(shí)。航行因子：又分為風(fēng)力、能見度、降水三個(gè)第二層因子，建立第二層因子集：各要素值取自可出航時(shí)段內(nèi)各小時(shí)要素的平均值（風(fēng)速、能見度）或累計(jì)

7、值（雨量）。舒適度因子：使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算3，公式如下。k =1.88 ×t -0.55 ×（1.8 ×t -26）×（1 -u）-3.2 ×v1/2 +3.2k 為舒適度指數(shù)， t 平均氣溫， u 是平均濕度，v 是平均風(fēng)速，皆取自可出航時(shí)段。參考指數(shù)預(yù)報(bào)規(guī)范和實(shí)際服務(wù)需求，將指數(shù)預(yù)報(bào)分為四個(gè)等級(jí)，確定評(píng)價(jià)集如下：v=優(yōu)，良，一般，差對(duì)問卷調(diào)查獲取的權(quán)重結(jié)果加權(quán)平均得到第一層和第二層因素集所對(duì)應(yīng)的權(quán)重集，分別與u1、u2因子集對(duì)應(yīng)：a1=0.55，0.31，0.14a2=0.45，0.29，0.26根據(jù)模式預(yù)報(bào)的要素值從相應(yīng)的要素隸屬度表中調(diào)取

8、各因子的隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣r1和r2，其中r1為第一層關(guān)系矩陣，r2為第二層關(guān)系矩陣。優(yōu)先計(jì)算第二層航行因素評(píng)價(jià)集的隸屬度a2·r2，結(jié)果代入r1后計(jì)算得到各因素對(duì)評(píng)價(jià)集的隸屬度b=a1·r1，求得模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 b=，最后根據(jù)最大隸屬度原則，取取其中最大值對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果作為適航指數(shù)等級(jí)。endprint4、指數(shù)預(yù)報(bào)應(yīng)用4.1資料介紹模式資料選取舟山市氣象局開發(fā)的本地化數(shù)值模式zswrf，該模式對(duì)舟山沿海天氣要素的預(yù)報(bào)效果較好，其逐小時(shí)預(yù)報(bào)的時(shí)間精度非常適合休閑漁業(yè)的需要，也是當(dāng)前我局制作漁場精細(xì)化風(fēng)力預(yù)報(bào)產(chǎn)品的主要參考依據(jù)。模式主要使用zswrf站點(diǎn)精細(xì)化預(yù)報(bào)產(chǎn)品

9、，選取最近站點(diǎn)的風(fēng)力、溫度、濕度、累計(jì)雨量數(shù)據(jù)。初始預(yù)報(bào)為每日20時(shí)，時(shí)效選取11-22逐小時(shí)預(yù)報(bào)，即對(duì)應(yīng)次日運(yùn)營時(shí)段7時(shí)-18時(shí)。能見度資料使用zjwarms模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品，精度3*3公里，初始預(yù)報(bào)為前一日20時(shí)，時(shí)效同樣選取每日7時(shí)-18時(shí)逐小時(shí)預(yù)報(bào)。4.2預(yù)報(bào)應(yīng)用使用預(yù)報(bào)模型對(duì)2017年7月1日岱山休閑漁業(yè)各海區(qū)做試預(yù)報(bào)，從指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果可得，a區(qū)、b區(qū)當(dāng)日航行條件較好，可出航時(shí)次都達(dá)到了10h。當(dāng)日主要災(zāi)害性天氣類型為大風(fēng)，a、b兩區(qū)地處內(nèi)港島嶼遮蔽區(qū)，受大風(fēng)影響較小。c、e兩區(qū)適航條件一般，雖然e區(qū)可出航時(shí)間與f區(qū)相同僅為4h，但航行因素較好，出航時(shí)段的平均風(fēng)速較小，所以指數(shù)預(yù)報(bào)為一般。

10、而f、g、h區(qū)在群島的外圍，風(fēng)力較大，適航條件差。其中h區(qū)全運(yùn)營時(shí)段受大風(fēng)影響，無可出航時(shí)段，因此各要素?zé)o平均值。而出航時(shí)間作為權(quán)重系數(shù)最大的因子，與指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果有良好的線性關(guān)系。從試預(yù)報(bào)結(jié)果上看，休閑漁業(yè)綜合適航指數(shù)預(yù)報(bào)能較好的描述各預(yù)報(bào)因子與適航指數(shù)之間的關(guān)系，能很好的綜合當(dāng)日各個(gè)影響因子的預(yù)報(bào)值計(jì)算出相應(yīng)的指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果，并且不會(huì)因?yàn)榫C合計(jì)算而降低原來預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，能準(zhǔn)確的反應(yīng)當(dāng)日各作業(yè)海區(qū)船只的適航情況（表2）。海區(qū) 指數(shù) 出航時(shí)間（h） 能見度（m） 溫度（） 風(fēng)速（m/s） 濕度（%） 雨量（mm）a區(qū) 優(yōu) 10 20000 25.23 10.19 90 0b區(qū) 優(yōu) 10 20000

11、 25.08 11.23 90.3 0c區(qū) 一般 7 20000 24.7 11.37 91.9 0e區(qū) 一般 4 20000 25 9.95 90.5 0.5f區(qū) 差 4 18785 24.33 11.63 93 0g區(qū) 差 1 6715 24.2 11.5 93 0h區(qū) 差 0 - - - - -表3 2017年7月1日各海區(qū)指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果及各要素預(yù)報(bào)值5、 結(jié)論與討論（1）建立岱山休閑漁業(yè)指數(shù)預(yù)報(bào)模型和程序的研究方法和整體框架，確立了各主要因子對(duì)指數(shù)預(yù)報(bào)的關(guān)系及計(jì)算公式。并具有一定的可擴(kuò)展性，后續(xù)對(duì)要素預(yù)報(bào)的最新研究成果可引入模型不斷優(yōu)化指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果。（2）指數(shù)預(yù)報(bào)模型能較好的描述各預(yù)報(bào)因

12、子與適航指數(shù)之間的關(guān)系，不會(huì)因?yàn)榫C合計(jì)算而降低預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，能準(zhǔn)確的反應(yīng)當(dāng)日各作業(yè)海區(qū)船只的適航情況。（3）指數(shù)預(yù)報(bào)模型只是定量的描述和反應(yīng)各影響因子與船只適航指數(shù)的關(guān)系，綜合各個(gè)要素值計(jì)算出合理的結(jié)果。其準(zhǔn)確率最終還是基于各個(gè)要素預(yù)報(bào)值的準(zhǔn)確率，所以后續(xù)工作主要是針對(duì)各個(gè)主要影響因子的預(yù)報(bào)和數(shù)值釋用工作。（4）在實(shí)際預(yù)報(bào)中，客觀的數(shù)值預(yù)報(bào)偶爾會(huì)出現(xiàn)較大偏差，考慮將客觀預(yù)報(bào)的穩(wěn)定性與主觀能動(dòng)性相結(jié)合，利用預(yù)報(bào)員經(jīng)驗(yàn)對(duì)影響系統(tǒng)和島嶼遮蔽效果進(jìn)行人工過濾，可以進(jìn)一步提高客觀預(yù)報(bào)的效果及降低實(shí)況出現(xiàn)災(zāi)害性天氣的風(fēng)險(xiǎn)，增加船只出航時(shí)間，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)增效。【參考文獻(xiàn)】：1 田光輝，陳匯林，許向春. 基于模糊綜合判別的森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)研究.災(zāi)害學(xué)，2013，28（3）：117-1