CN110909981B - 一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，包括以下步骤：收集数据、数据分析、建立数字高程模型、建立气候模型和建立湿热指数；本发明基于数字高程模型，采用多元线性逐步回归及残差内插相结合的空间推算，极大程度的减少模拟误差，通过与气候区划结果进行对比发现区划方案与实际各县栽培情况分布吻合度极高，且将空气湿度这一重要因子加入区划方案，借鉴评价人舒适度的炎热指数而提出“湿热指数”这一指标，十分符合我国的气候特征。
Description
技术领域
本发明涉及区划指标领域，尤其涉及一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法。
背景技术
葡萄生态区域规划是葡萄产业发展的先行工作，选择适宜的气候条件进行适地适栽是保障产业不走弯路、高效稳健发展的基础，世界栽培的葡萄类型主要是欧亚种葡萄(Vitisviniferaspp)，欧亚种葡萄最佳生态适宜区是地中海气候类型，该气候类型特征是冬春温暖湿润、夏季干燥少雨，世界著名的葡萄酒产区如法国、意大利、西班牙、美国加州、澳大利亚、智利、南非等，都是此气候类型，我国葡萄主产区东部属于大陆性季风气候区，冬春寒冷干燥，夏秋湿热寡照，西北地区属于大陆性干旱半干旱气候，冬季严寒，生长季节干燥少雨，但有限的降雨也集中在夏季高温时段，因此中国大部分葡萄产区属于雨热同季，
国外自上世纪四十年代开始气候区划，指标的选择评价大多基于地中海气候类型或其本国气候类型特征，所创造及使用的指标包括积温(有效积温、活动积温)，水热系数、光热系数等，较少有针对大陆性季风气候的特征指标，我国科研人员从20世纪八十年代开始进行葡萄生态区划工作，基本沿用了国外的指标，如黄辉白(1980)以酿酒葡萄生长季有效积温为区划指标，将我国葡萄产区划分为5个气候区；王宇霖等(1984)运用活动积温划分出不同适栽区，以绝对低温-17℃作为覆盖与不覆盖的临界线，将我国划分为三个一级气候区(适宜栽培区、次适宜栽培区、特殊栽培区)，在一级气候区下又分两个二级亚区(覆盖与不覆盖亚区)；修德仁等(1997)以7～9月有效积温、降水量、年均温、葡萄果实成熟期的降水量作为区划指标；罗国光等(2001)对我国华北葡萄产区作出更细致的区划方案，以活动积温为一级指标，8～9月份水热系数为二级指标，将华北葡萄产区划分为四个气候区，每个气候区下又分三个亚区；张振文等(2002)提出以活动积温或有效积温作为一级指标，果实成熟前两个月水热系数和光照率分别作为二、三级指标但并未进行实际的划分；火兴三(2006)，李华等(2007)以无霜期、干燥度(葡萄生长季的蒸发蒸腾量)、埋土防寒线三级复合指标，结合GIS将全国分为四个区，每个区下又分若干亚区，又在气候区划的基础上根据活动积温作出了酿酒葡萄品种区划，
利用这些指标对各地进行评价发现，许多评价结果不符合产业实际评价情况，说明这些指标并不能完全反映我国葡萄生态表现，例如，山东产区是我国传统葡萄产区，也是最早的葡萄酒产业诞生地，目前葡萄酒产值占全国的60％，赵新节等(1997)以地理位置、地貌特征、降雨量等气候因子为区划指标，将山东省酿酒葡萄产区划分为5个区域，又根据日光能系数和水热系数分析各个区域的种植适宜性，招远、莱州、福山、平度北部(大泽山地区)为优质产区；而王华等(2010a)以无霜期、干燥度、埋土防寒线以及葡萄成熟季降雨量为主要指标，又根据沿海和内陆的地理位置将山东酿酒葡萄产区分为8个类型，区划结果中招远、莱州、福山、平度北部(大泽山地区)被划分为一般产区，其优质产区只有蓬莱和龙口，在其区划的“不适宜区”中有不少县市如乳山、海阳、莱阳、沂源、曲阜、平邑等都有较大规模的酿酒葡萄或鲜食葡萄栽培，而在其规划的优势产区中有不少是内陆产区，如宁津、陵县、阳信、商河、夏津、高唐、桓台等，从葡萄实际的生产分布来看，这些优质区或优良区种植鲜食葡萄都很少，酿酒葡萄更少，由此可见，这些指标对山东产区评价适用性较低，
我国大陆性季风气候雨热同季的特征对葡萄生产影响尤其独特，因为葡萄属于浆果类，果实皮薄多汁，果实容易罹患各种病害如灰霉病、炭疽病、白腐病等；而叶片在湿热条件下特别容易感染霜霉病，严重时导致落叶影响下一年生产，受大部分葡萄病害的流行性都与空气湿度密切相关，葡萄霜霉病是一种流行性很强的病害，温度对其孢子发芽的影响并不是限制因子，湿度对其孢子的形成起主导作用，空气相对湿度在80％以上有利于霜霉病的发生，当相对湿度达到95％以上时，霜霉病菌的孢囊孢子就会大量产生(庞建，2016；Bosoetal.，2004)，白腐病是我国北方葡萄产区常见的一种病害，有研究表明6月下旬到7月上旬的降雨量和空气相对湿度是导致白腐病流行的主要气象因素(王海燕，1987)，灰霉病、黑痘病等病害的流行同样受空气湿度的影响(陈宇飞等，2006；杨华等，2009)，
气象因素对人体的作用是综合性的，不仅高温会使人体产生热感，空气相对湿度较高时人体散热就会受到阻碍，也会产生热感，因此在高湿高温的地区人的体感温度会比实际温度增加5-10℃，同样，高温叠加高湿的环境对旺盛生长的植物体各项生理活动也会产生不同程度的影响和损害，不同的是，植物体对于温度和湿度的忍耐程度明显高于人类，总结前人对影响葡萄光合生理的临界温度及病害发生率的空气湿度条件，35℃时葡萄光合速率就会显著降低，生长速率也会显著下降，同时35℃以上的持续高温葡萄易发生日灼，当空气湿度高于80％时各种真菌病害大量发生(翟衡，2015；贺普超，1999；庞建，2016；Banowetzetal.,2007)，据此在原炎热指数的计算公式上对温度和湿度基数加以改进，最终得到一个适宜描述葡萄在高温高湿环境中生理响应的理想公式，因此，本发明提出一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，该方法基于数字高程模型，采用多元线性逐步回归及残差内插相结合的空间推算，极大程度的减少模拟误差，通过与气候区划结果进行对比发现区划方案与实际各县栽培情况分布吻合度极高，且将空气湿度这一重要因子加入区划方案，借鉴评价人舒适度的炎热指数而提出“湿热指数”这一指标，十分符合我国的气候特征。
为了解决上述问题，本发明提出一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，包括以下步骤：
步骤一：收集数据
通过中国气象数据网、地方气象部门及其他小型气象站，收集839个站点的逐日气象数据，数据时间跨度为10年，共计2千万条数据；
步骤二：数据分析
将数据通过SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)导入引擎导入到SQL Server 2014数据库管理系统，然后对数据进行多元线性回归分析，通过SPSS 24对气象数据与气象站点的经纬度、海拔数据的多元回归分析，得到多元线性回归模型和残差表，利用ArcGIS 10.5进行代数工具模拟栅格表面，将残差插值后叠加于模拟栅格表面，得到最终的气象要素数据模拟栅格面，回归方程如下：
y＝ax1+bx2+cx3+d
式中：y为气象数据值，x1、x2、x3分别是气象站点的经度、纬度、海拔，a、b、c为回归系数，d为回归常数
将经纬度的栅格面和DEM数据代入回归方程，得到气象数据的模拟回归栅格面，其计算公式为：
ΣYS＝ax1i+bx2i+cx3i+d
式中：ΣYS为气象数据的模拟回归栅格面，x1i、x2i、x3i分别代表经度栅格面、纬度栅格面和DEM的第i(i＝1,2，3，…n)个栅格单元值，a、b、c为回归系数，d为回归常数；
步骤三：建立数字高程模型
采用90m(3″)分辨率的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)地形数据建立数字高程模型(digital elevation model，DEM)，数据来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站，DEM所用坐标系为WGS-84坐标系，投影为UTM投影；
步骤四：建立气候模型
由于所获气象数据来自有限的气象观测站点，因此通过插值生成连续分布的空间信息，通过已知气象数据对未知数据进行插值预测，采用克里金插值法，基于我国气候类型的多样性，以及全国气象站点的分布不均，为使插值结果更精确，引入地理、地形因子，在GIS支持下，综合各因素及多元线性回归分析，采用IDW、普通克里金法建立气候模型，计算公式为：
式中：Z为待预测的气象数据栅格值，λi为赋予站点气象数据的一组权重系数，n为用于气象数据插值的站点数，Z(xi)为气象站点数据值，
为满足无偏性和最优性双重条件，因此需要建立克里金方程组来确定权重系数，方程组如下：
式中：C(Vi,Vj)为气象站点之间的协方差函数，C(Vi，V)为气象站点与插值点之间的协方差函数，u为拉格朗日乘数；
步骤五：建立湿热指数
运用步骤四气候模型中的数据，借鉴评价人体舒适度的“炎热指数”，创造‘湿热指数’这一指标，用于评价指定月份影响葡萄重要光合生理及酿酒葡萄品质发育适宜度，炎热指数调整后的公式如下：
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-26)×(1-0.6)+32当RH≤60％时
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-26)×(1-RH)+32当RH＞60％时
式中，Ta为环境温度(℃)，RH为空气相对湿度，
建立湿热指数，以35℃为高温基数，以RH>80％为湿度基数，计算公式如下：
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-35)×(1-0.8)+32当RH≤80％时
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-35)×(1-RH)+32当RH＞80％时
运用湿热指数对葡萄气候区进行划分。
进一步改进在于：所述步骤一中，逐日气象数据包括日均温、日最低温、日最高温、降雨量、空气相对湿度和日照时数。
进一步改进在于：所述步骤二中，在将数据通过SQL(Structured QueryLanguage，结构化查询语言)导入引擎导入到SQL Server 2014数据库管理系统后，运用SQL语言编写函数，用于查询、计算各数据要素。
进一步改进在于：所述步骤三中，中国行政区划数据采用2017年矢量数据，坐标系为CGCS2000，在ArcGIS10.5中通过坐标转换为WGS-84坐标系。
进一步改进在于：所述步骤四中，普通克里金法是运用区域化量变的原始数据和变异函数的结构特点，对未采样点区域化变量的取值进行线性无偏最优估计的一种方法。
进一步改进在于：所述步骤四中，全国气象站点分布不均，具体体现在西部地区稀疏，东部地区稠密。
进一步改进在于：所述步骤五中，当空气温度高于35℃时葡萄光合速率就会显著降低，生长速率也会显著下降，同时35℃以上的持续高温葡萄易发生日灼，当空气湿度高于80％时各种真菌病害大量发生，因此建立湿热指数，以35℃为高温基数，以RH>80％为湿度基数。
本发明的有益效果为：本发明基于数字高程模型，采用多元线性逐步回归及残差内插相结合的空间推算，极大程度的减少模拟误差，通过与气候区划结果进行对比发现区划方案与实际各县栽培情况分布吻合度极高，且将空气湿度这一重要因子加入区划方案，借鉴评价人舒适度的炎热指数而提出“湿热指数”这一指标，十分符合我国的气候特征。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本实施例提供了一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，具体步骤如下：
步骤一：收集数据
通过中国气象数据网、地方气象部门及其他小型气象站，收集839个站点的逐日气象数据，包括日均温、日最低温、日最高温、降雨量、空气相对湿度和日照时数，数据时间跨度为10年，共计2千万条数据；
步骤二：数据分析
将数据通过SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)导入引擎导入到SQL Server 2014数据库管理系统，运用SQL语言编写函数，用于查询、计算各数据要素，然后对数据进行多元线性回归分析，通过SPSS 24对气象数据与气象站点的经纬度、海拔数据的多元回归分析，得到多元线性回归模型和残差表，利用ArcGIS 10.5进行代数工具模拟栅格表面，将残差插值后叠加于模拟栅格表面，得到最终的气象要素数据模拟栅格面，回归方程如下：
y＝ax1+bx2+cx3+d
式中：y为气象数据值，x1、x2、x3分别是气象站点的经度、纬度、海拔，a、b、c为回归系数，d为回归常数
将经纬度的栅格面和DEM数据代入回归方程，得到气象数据的模拟回归栅格面，其计算公式为：
ΣYS＝ax1i+bx2i+cx3i+d
式中：ΣYS为气象数据的模拟回归栅格面，x1i、x2i、x3i分别代表经度栅格面、纬度栅格面和DEM的第i(i＝1,2，3，…n)个栅格单元值，a、b、c为回归系数，d为回归常数；
步骤三：建立数字高程模型
采用90m(3″)分辨率的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)地形数据建立数字高程模型(digital elevation model，DEM)，数据来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站，DEM所用坐标系为WGS-84坐标系，投影为UTM投影，中国行政区划数据采用2017年矢量数据，坐标系为CGCS2000，在ArcGIS 10.5中通过坐标转换为WGS-84坐标系；
步骤四：建立气候模型
由于所获气象数据来自有限的气象观测站点，因此通过插值生成连续分布的空间信息，通过已知气象数据对未知数据进行插值预测，采用克里金插值法，基于我国气候类型的多样性，以及全国气象站点的分布不均，具体体现在西部地区稀疏，东部地区稠密，为使插值结果更精确，引入地理、地形因子，在GIS支持下，综合各因素及多元线性回归分析，采用IDW、普通克里金法建立气候模型，普通克里金法是运用区域化量变的原始数据和变异函数的结构特点，对未采样点区域化变量的取值进行线性无偏最优估计的一种方法，计算公式为：
式中：Z为待预测的气象数据栅格值，λi为赋予站点气象数据的一组权重系数，n为用于气象数据插值的站点数，Z(xi)为气象站点数据值，
为满足无偏性和最优性双重条件，因此需要建立克里金方程组来确定权重系数，方程组如下：
式中：C(Vi,Vj)为气象站点之间的协方差函数，C(Vi，V)为气象站点与插值点之间的协方差函数，u为拉格朗日乘数；
步骤五：建立湿热指数
运用步骤四气候模型中的数据，借鉴评价人体舒适度的“炎热指数”，创造‘湿热指数’这一指标，用于评价指定月份影响葡萄重要光合生理及酿酒葡萄品质发育适宜度，炎热指数调整后的公式如下：
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-26)×(1-0.6)+32当RH≤60％时
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-26)×(1-RH)+32当RH＞60％时
式中，Ta为环境温度(℃)，RH为空气相对湿度，
建立湿热指数，因为当空气温度高于35℃时葡萄光合速率就会显著降低，生长速率也会显著下降，同时35℃以上的持续高温葡萄易发生日灼，当空气湿度高于80％时各种真菌病害大量发生，所以以35℃为高温基数，以RH>80％为湿度基数，计算公式如下：
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-35)×(1-0.8)+32当RH≤80％时
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-35)×(1-RH)+32当RH＞80％时
运用湿热指数对葡萄气候区进行划分，其中重点对7月份湿热指数进行分析，7月份是全国湿热情况比较严重的月份，ET值较小(＜55)的地区主要位于高海拔地区如青藏高原、昆仑山脉、天山山脉、新疆阿勒泰北部地区、四川西部等地区，葡萄主产区中只有云南、山西大部、宁夏南部及沿河西走廊南部至陇南地区湿热指数低于70，山东、陕西中部、河北南部和东部、宁夏贺兰山东麓、新疆天山北麓、江苏东北部、四川盆地西部等地区湿热指数在75～80，南方大部地区处于高温湿热状态，湿热指数在80以上。
8月份甘肃、宁夏及新疆北部率先退出湿热状态，湿热指数比7月份下降近一个梯度(；湿热指数在80以上的区域缩小，在75～80的区域进一步扩大至河南、山东、河北、安徽北部、江苏北部、湖北北部等地区；新疆除天山、昆仑山等山地地区外，大部分较7月份下降一个梯度，7、8月份的高温湿热，有利于病虫害及生理病害如日灼和气灼的发生，加之阴天多雨，不利于葡萄品质尤其是次生代谢品质的发育。
验证例1用湿热指数参与葡萄区划体系
为了验证湿热指数这一指标的科学性以及实际应用的合理性，以活动积温为一级指标，生长季光照时数为二级指标，7～8月湿热指数为三级指标(表1)，对我国酿酒葡萄进行气候区域划分，并与酿酒葡萄栽培的县级分布情况相结合分析。
不适宜区：活动积温小于2500℃的地区不适宜栽培葡萄，这些地区主要分布于我国东北、青藏高原等西部山区；另外活动积温大于2500℃，但生长季光照时数小于1250h，同时7～8月湿热指数高于80，光照条件较差，高温高湿的条件，病害防治难度极大，这一区域主要分布于我国东南地区，同样不适宜栽培酿酒葡萄。
表1我国酿酒葡萄气候区划标准
A区主要分布于甘肃陇南、天水、平凉，陕西宝鸡、汉中、咸阳、铜川、西安、渭南、商洛、安康，山西运城、晋城、临汾、长治、晋中、吕梁，河北保定、石家庄、邢台、邯郸、衡水，河南大部，山东聊城、济南、菏泽、泰安、济宁、枣庄、临沂、日照、莱芜、淄博、潍坊、青岛，江苏徐州、宿迁、连云港、盐城、淮安，安徽北部及南部，西藏南部，云南大部，四川盆地，重庆，贵州，两广地区，湖南西部，湖北西部，华南地区及东北东部等地区。该区域内大部地区(除东北东部等地外)积温都在3000℃以上，年降雨量的分布南多北少，湿热指数较高在75～80，大部分地区生长季光照时数在800～1000h，四川、重庆、贵州等地区光照时数严重不足小于800h。
B区分布较为零散，主要分布于新疆西北部地区，包含克孜勒苏柯尔克孜自治州、阿克苏地区、伊犁哈萨克自治州、博尔塔拉蒙古自治州、塔城地区、阿勒泰地区。这一区域积温偏低，降雨量在400mm以下，湿热指数小于65，生长季光照充足在1600h以上。
C区主要分布于新疆和田地区、喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、阿克苏地区、伊犁哈萨克自治州、博尔塔拉蒙古自治州、克拉玛依、昌吉、塔城地区、阿勒泰地区、哈密，甘肃酒泉、嘉峪关、张掖、金昌、武威、兰州、白银、临夏回族自治州、庆阳，宁夏中卫、吴忠、固原，陕西延安、榆林，山西吕梁、晋中、太原、阳泉、忻州、朔州、大同，河北保定、张家口、承德，北京西部及北部，内蒙古中西部及东部地区，黑龙江中部及东部地区，吉林中部，辽宁抚顺、本溪等地区。这一区域积温在2500～2900℃，湿热指数在65～70，生长季光照充足，基本都在1200h以上，其中河西走廊及新疆地区光照可达1400h以上。
D区主要分布于新疆和田地区、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、阿克苏地区、伊犁哈萨克自治州、博尔塔拉蒙古自治州、克拉玛依、石河子、昌吉、乌鲁木齐、塔城地区、阿勒泰地区、吐鲁番、哈密，甘肃酒泉、嘉峪关、张掖、金昌、武威、兰州、白银、庆阳，宁夏石嘴山、银川、吴忠、中卫，陕西延安、榆林，山西吕梁、晋中、太原、阳泉、忻州、朔州、大同，河北保定、张家口、承德、秦皇岛，北京西部及北部，内蒙古中西部及东部地区，黑龙江西南及东部地区，吉林中西部，辽宁大部以及胶东半岛地区。这一区域内包含传统酿酒葡萄产区，例如新疆昌吉、甘肃张掖、武威、宁夏贺兰山东麓、山西太谷、河北怀涿盆地、胶东半岛产区等，这些地区活动积温较高，大多在3000℃以上，湿热指数在70～75，生长季光照时数在1200～1400h，部分地区光照可达1400～1600h。
E区主要分布于新疆喀什地区、和田地区、阿克苏地区、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番、哈密、塔城地区、克拉玛依、五家渠、石河子、昌吉，甘肃敦煌，内蒙古西部，河北保定、石家庄、廊坊、沧州、衡水、秦皇岛、唐山，北京，天津，山东德州、滨州、济南、东营、潍坊、泰安、济宁、青岛、烟台、威海，辽宁葫芦岛、锦州、沈阳、盘锦、辽阳、鞍山、营口、大连等地区。这一区域内活动积温在3300～4000℃，湿热指数上升到75～80，这一区域中环渤海地区光照较差，生长季光照时数在1250～1400h，西部地区光照充足基本都在1600h以上。
F区分布于吐哈盆地、罗布泊地区及海南等地区，这一区内活动积温在4500℃以上，湿热指数大于80，西部地区高温是主导因素，海南地区则由于夏季高温且降雨量大，高温高湿导致湿热指数较高。
验证例2酿酒葡萄优势区域评价
以湿热指数参与组合指标
转色成熟期是影响葡萄及葡萄酒品质优劣的关键的物候期，本研究对于酿酒葡萄优质区域划分的指标选择则根据转色成熟期的关键气象因子来判定。光照是葡萄光合等生理活动、果实品质的发育以及红色酿酒葡萄果实着色等重要环境因子，夏季高温、多雨、高湿的天气是果实病害等防治的巨大考验。因此本研究以转色成熟期(7～9月)的光照、水热系数、湿热指数为酿酒葡萄优质区域划分指标，对我国几大产区进行区划分析。区划方案如下：
一级指标：7～9月光照时数
7～9月份光照时数小于600h为弱光照，600～700h为适宜光照，700h以上为强光照。
二级指标：7～8月水热系数K
K＜1.5可以酿造出优质葡萄酒，1.5～2可以酿造优良或者中等品质葡萄酒，2～2.5可以酿造一般品质的葡萄酒，K＞2.5认为不适宜栽培酿酒葡萄。
三级指标：7～8月湿热指数ET
ET＜65低湿热区，65～70较低湿热区，70～75中等湿热区，75～80较高湿热区，ET＞80高湿热区
对葡萄主产区气候区划指标进行归类(表2)
表2酿酒葡萄优势产区区划指标
评价结果
对三级复合指标进行计算
A区主要分布于宁夏贺兰山东麓，甘肃酒泉、张掖及武威地区及新疆南部，这一区域内7～9月份光照充足，超过700h，7～8月份水热系数小于1.5，中等湿热70～75。
B区分为两个亚区，B1分布于新疆北部地区，7～9月份光照在700h以上，7～8月份水热系数小于1.5，湿热指数较高75～80；B2分布于环渤海地区，主要包括辽东半岛、山东半岛、北京、天津、河北秦皇岛及怀涿盆地等地区，这一区域7～9月份光照时数处于600～700h临界值，受年份影响较大，光照时数靠近700h的年份葡萄着色就较好，靠近600h的年份就较差；7～8月份水热系数除怀涿盆地小于1.5外，其他地区在2～2.5，湿热指数较高75～80。
C区7～9月份光照时数较低不足600h，分为三个亚区，C1分布于陕西中部及山西晋中太原盆地，7～8月份水热系数小于1.5，湿热指数陕西较高75～80，山西中等70～75；C2分布于河南地区，7～8月份水热系数1.5～2，湿热指数较高75～80；C3分布于云南及四川南部地区，7～8月份水热系数大于2.5，中等湿热70～75
本发明基于数字高程模型，采用多元线性逐步回归及残差内插相结合的空间推算，极大程度的减少模拟误差，通过与气候区划结果进行对比发现区划方案与实际各县栽培情况分布吻合度极高，且将空气湿度这一重要因子加入区划方案，借鉴评价人舒适度的炎热指数而提出“湿热指数”这一指标，十分符合我国的气候特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：收集数据
通过中国气象数据网、地方气象部门及其他小型气象站，收集839个站点的逐日气象数据，数据时间跨度为10年，共计2千万条数据；
步骤二：数据分析
将数据通过SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)导入引擎导入到SQLServer 2014数据库管理系统，然后对数据进行多元线性回归分析，通过SPSS 24对气象数据与气象站点的经纬度、海拔数据的多元回归分析，得到多元线性回归模型和残差表，利用ArcGIS 10.5进行代数工具模拟栅格表面，将残差插值后叠加于模拟栅格表面，得到最终的气象要素数据模拟栅格面，回归方程如下：
y＝ax1+bx2+cx3+d
式中：y为气象数据值，x1、x2、x3分别是气象站点的经度、纬度、海拔，a、b、c为回归系数，d为回归常数
将经纬度的栅格面和DEM数据代入回归方程，得到气象数据的模拟回归栅格面，其计算公式为：
∑YS＝ax1i+bx2i+cx3i+d
式中：ΣYS为气象数据的模拟回归栅格面，x1i、x2i、x3i分别代表经度栅格面、纬度栅格面和DEM的第i个栅格单元值，其中，i＝1,2,3,…n，a、b、c为回归系数，d为回归常数；
步骤三：建立数字高程模型
采用90m(3″)分辨率的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)地形数据建立数字高程模型(digital elevation model，DEM)，数据来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站，DEM所用坐标系为WGS-84坐标系，投影为UTM投影；
步骤四：建立气候模型
由于所获气象数据来自有限的气象观测站点，因此通过插值生成连续分布的空间信息，通过已知气象数据对未知数据进行插值预测，采用克里金插值法，基于我国气候类型的多样性，以及全国气象站点的分布不均，为使插值结果更精确，引入地理、地形因子，在GIS支持下，综合各因素及多元线性回归分析，采用IDW、普通克里金法建立气候模型，计算公式为：
式中：Z为待预测的气象数据栅格值，λi为赋予站点气象数据的一组权重系数，n为用于气象数据插值的站点数，Z(xi)为气象站点数据值，
为满足无偏性和最优性双重条件，因此需要建立克里金方程组来确定权重系数，方程组如下：
式中：C(vi，vj)为气象站点之间的协方差函数，C(vi，V)为气象站点与插值点之间的协方差函数，u为拉格朗日乘数；
步骤五：建立湿热指数
运用步骤四气候模型中的数据，借鉴评价人体舒适度的“炎热指数”，创造“湿热指数”这一指标，用于评价指定月份影响葡萄重要光合生理及酿酒葡萄品质发育适宜度，炎热指数调整后的公式如下：
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-26)×(1-0.6)+32当RH≤60％时
ET＝1.8|×Ta-0.55×(1.8×Ta-26)×(1-RH)+32当RH＞60％时
式中，Ta为环境温度℃，RH为空气相对湿度，
建立湿热指数，以35℃为高温基数，以RH＞80％为湿度基数，计算公式如下：
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-35)×(1-0.8)+32当RH≤80％时
ET＝1.8×Ta-0.55×(1.8×Ta-35)×(1-RH)+32当RH＞80％时
运用湿热指数对葡萄气候区进行划分。
2.根据权利要求1所述的一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：所述步骤一中，逐日气象数据包括日均温、日最低温、日最高温、降雨量、空气相对湿度和日照时数。
3.根据权利要求1所述的一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：所述步骤二中，在将数据通过SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)导入引擎导入到SQL Server 2014数据库管理系统后，运用SQL语言编写函数，用于查询、计算各数据要素。
4.根据权利要求1所述的一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：所述步骤三中，中国行政区划数据采用2017年矢量数据，坐标系为CGCS2000，在ArcGIS 10.5中通过坐标转换为WGS-84坐标系。
5.根据权利要求1所述的一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：所述步骤四中，普通克里金法是运用区域化量变的原始数据和变异函数的结构特点，对未采样点区域化变量的取值进行线性无偏最优估计的一种方法。
6.根据权利要求1所述的一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：所述步骤四中，全国气象站点分布不均，具体体现在西部地区稀疏，东部地区稠密。
7.根据权利要求1所述的一种评价中国大陆性季风气候区葡萄气候区划的方法，其特征在于：所述步骤五中，当空气温度高于35℃时葡萄光合速率就会显著降低，生长速率也会显著下降，同时35℃以上的持续高温葡萄易发生日灼，当空气湿度高于80％时各种真菌病害大量发生，因此建立湿热指数，以35℃为高温基数，以RH>80％为湿度基数。
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