基于PRISM的贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温空间插值研究

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2025-02-0321

干旱气象 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (2): 321-328.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2025-02-0321

基于PRISM的贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温空间插值研究

魏建宁¹^,²(), 姜琳琳¹^,³, 郭晓雷¹^,²(), 张磊¹^,³, 李浩¹^,²

1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏银川 750002
2.宁夏回族自治区银川市气象局，宁夏银川 750002
3.宁夏气象科学研究所，宁夏银川 750002

收稿日期:2024-05-24 修回日期:2024-12-10 出版日期:2025-04-30 发布日期:2025-05-13
通讯作者: 郭晓雷（1979—），男，高级工程师，主要从事气象服务和应用气象工作。E-mail：25052248@qq.com。
作者简介:魏建宁（1992—），男，工程师，主要从事应用气象与农业气象灾害管理方面研究。E-mail：745002544@qq.com。
基金资助:
宁夏自然科学基金项目(2022AAC02074);中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室青年培养项目(CAMT-202209)

Spatial interpolation of daily minimum temperature during late frost period at the eastern foot of Helan Mountain in Yinchuan section based on PRISM

WEI Jianning¹^,²(), JIANG Linlin¹^,³, GUO Xiaolei¹^,²(), ZHANG Lei¹^,³, LI Hao¹^,²

1. Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk；Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions， CMA， Yinchuan 750002， China
2. Yinchuan Meteorological Bureau of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750002，China
3. Ningxia Meteorological Science Institute， Yinchuan 750002， China

Received:2024-05-24 Revised:2024-12-10 Online:2025-04-30 Published:2025-05-13

摘要/Abstract

摘要： 贺兰山东麓春季气温起伏大，酿酒葡萄易遭受晚霜冻影响，农业气象服务工作中越来越迫切需要针对酿酒葡萄种植区域复杂地形进行日最低气温的精确插值，坡面回归方程插值模型（Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model，PRISM）一定程度上满足了这种需求。基于2022—2023年银川市269个气象站的日最低气温和高程数据，利用PRISM对贺兰山东麓银川段酿酒葡萄晚霜冻期间的日最低气温进行插值；为验证PRISM插值的适用性，选取银川市酿酒葡萄种植区、贺兰山东麓银川段沿山附近区域、银川平缓区域的气象站作为验证站，使用反距离加权法（Inverse Distance Weighted，IDW）、样条函数法（Spline）、普通克里金法（Ordinary Kriging，OK）3种常用的插值方法作为对比。结果表明：酿酒葡萄种植区插值效果PRISM最好，然后依次是IDW、Spline，OK最差；贺兰山东麓沿山区域插值效果PRISM最好，接着依次是IDW、OK、Spline；平缓地区PRISM的插值效果较差；综合3个区域的插值效果PRISM最好，接着是IDW、OK、Spline。PRISM在贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温插值的适用性最好。

关键词: 酿酒葡萄, PRISM, 晚霜冻

Abstract:

The temperature at the eastern foot of Helan Mountain changes greatly in spring, and wine grapes are susceptible to late frost. It is increasingly urgent for agrometeorological service to carry out accurate daily minimum temperature interpolation according to the complex terrain of wine grape planting area. The Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model (PRISM) satisfies this need to some extent. Based on the elevation data and daily minimum temperature of 269 weather stations in Yinchuan from 2022 to 2023, the PRISM was used to interpolate the daily minimum temperature during the late frost period at the eastern foot of Helan Mountain in Yinchuan section. In order to verify the applicability of PRISM interpolation, weather stations in Yinchuan wine grape growing area, Yinchuan section near the eastern foot of Helan Mountain, and Yinchuan flat region were selected as verification stations, and three commonly used interpolation methods including Inverse Distance Weighted (IDW), Spline Function (Spline), and Ordinary Kriging (OK) were used for comparison. The results show that the interpolation effect of PRISM is the best, followed by IDW, Spline, and the effect of OK is the worst in wine grape growing area. The interpolation effect of PRISM at the eastern foot of Helan Mountain is the best, followed by IDW, OK and Spline. The interpolation effect of PRISM in flat region is poor. For the three areas, the interpolation effect of PRISM is the best, followed by IDW, OK and Spline. PRISM has the best applicability for daily minimum temperature interpolation during late frost period at the eastern foot of Helan Mountain in Yinchuan section.

Key words: wine grape, PRISM, late frost

中图分类号:

P457.3

魏建宁, 姜琳琳, 郭晓雷, 张磊, 李浩. 基于PRISM的贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温空间插值研究[J]. 干旱气象, 2025, 43(2): 321-328.

WEI Jianning, JIANG Linlin, GUO Xiaolei, ZHANG Lei, LI Hao. Spatial interpolation of daily minimum temperature during late frost period at the eastern foot of Helan Mountain in Yinchuan section based on PRISM[J]. Journal of Arid Meteorology, 2025, 43(2): 321-328.

图/表 4

参考文献 27

[1]	蔡迪花, 郭铌, 李崇伟, 2009. 基于DEM的气温插值方法研究[J]. 干旱气象, 27(1): 10-17.
[2]	陈卫平, 张晓煜, 崔萍, 等, 2020. 2020年春季贺兰山东麓酿酒葡萄晚霜冻调查[J]. 宁夏农林科技, 61(5): 51-53.
[3]	胡宏远, 张磊, 李红英, 等, 2022. 2020年贺兰山东麓产区酿酒葡萄气象条件分析及气候品质评价[J]. 浙江农业科学, 63(11): 2 627-2 632.
[4]	蒋育昊, 刘鹏举, 夏智武, 等, 2018. PRISM模型在复杂地形月降雨空间插值中的可行性研究[J]. 水土保持研究, 25(1): 57-61.
[5]	蒋育昊, 刘鹏举, 夏智武, 等, 2017. 站点密度对复杂地形PRISM月降雨空间插值精度的影响[J]. 南京林业大学学报:自然科学版, 41(4): 115-120.
[6]	蒋育昊, 刘鹏举, 夏智武, 等, 2016. 基于PRISM的山地环境大气湿度的空间插值[J]. 福建农林大学学报:自然科学版, 45(6): 692-699.
[7]	李红英, 张晓煜, 曹宁, 等, 2014. 基于GIS的宁夏晚霜冻害风险评估与区划[J]. 自然灾害学报, 23(1): 167-173.
[8]	李瑞盈, 张建东, 张一博, 等, 2023. 气象条件对酿酒葡萄生长和品质的影响[J]. 农业灾害研究, 13(2): 58-60.
[9]	林忠辉, 莫兴国, 李宏轩, 等, 2002. 中国陆地区域气象要素的空间插值[J]. 地理学报, 57(1): 47-56.
[10]	刘松涛, 李茜, 吕雯, 等, 2019. 中国葡萄酒产业现状及发展趋势:以宁夏贺兰山东麓产区为例[J]. 现代农业科技(9): 241-243.
[11]	苏占胜, 2012. 宁夏酿酒葡萄产量与气象条件的关系[J]. 干旱气象, 30(1): 59-65.
[12]	王静, 张晓煜, 李红英, 等, 2017. 贺兰山东麓银川地区酿酒葡萄农业气候资源对气候变化的响应[J]. 中国农业资源与区划, 38(9): 122-129.
[13]	王素艳, 郑广芬, 李欣, 等, 2017. 气候变暖对贺兰山东麓酿酒葡萄热量资源及冷冻害的影响[J]. 生态学报, 37(11): 3 776-3 786.
[14]	王正平, 刘榆, 刘效义, 等, 2004. 宁夏地区葡萄晚霜冻害调查报告[J]. 中外葡萄与葡萄酒(6): 29-31.
[15]	夏智武, 刘鹏举, 陈增威, 等, 2016. 山地环境日气温PRISM空间插值研究[J]. 北京林业大学学报, 38(1): 83-90.
[16]	杨伟, 李东, 2022. 宁夏贺兰山东麓葡萄酒产业发展存在的问题及对策[J]. 现代农业科技 (5): 219-222.
[17]	杨洋, 张晓煜, 张磊, 等, 2019. 宁夏酿酒葡萄越冬期冻害时空分布特征[J]. 自然灾害学报, 28(6): 214-222.
[18]	曾金迪, 张丰, 吴森森, 等, 2020. 基于空间自回归神经网络模型的空间插值研究[J]. 浙江大学学报:理学版, 47(5):572-581.
[19]	占龙飞, 陈佳义, 李婕, 等, 2021. 江西省降水空间插值方法适用性分析[J]. 气象与减灾研究, 44(3):215-221.
[20]	张磊, 曹宁, 段晓凤, 等, 2018. 宁夏酿酒葡萄晚霜冻气候风险研究[J]. 山西农业科学, 46(2): 260-264.
[21]	张晓煜, 马玉平, 苏占胜, 等, 2001. 宁夏主要作物霜冻试验研究[J]. 干旱区资源与环境, 15(2):50-54.
[22]	赵登忠, 张万昌, 刘三超, 等, 2004. 基于DEM的地理要素PRISM空间内插研究[J]. 地理科学(2): 205-211.
[23]	朱浩楠, 刘晓冉, 李永华, 等, 2020. 考虑地形的空间插值算法在复杂下垫面地区气温和降水精细化插值的评估[J]. 气象, 46(5): 655-665.
[24]	DALY C, NEILSON R P, PHILLIPS D L, 1994. A statistical-topographic model for mapping climatological precipitation over mountainous terrain[J]. Journal of Applied Meteorology, 33(2): 140-158.
[25]	DALY C, JOHNSON G L, 1999. PRISM spatial climate layers: Their development and use[Z]//American Meteorological Society. Short course on topics in applied climatology. 79th Ann Meeting Am Meteorol Soc, 10-15 January, Dallas, TX.
[26]	DALY C, GIBSON W P, HANNAWAY D, et al, 2000. Development of new climate and plant adaptation maps for China[C]// American Meteorological Society. Proc 12th AMS Conf Appl Climatol, Asheville, NC, May 8-11, p62-65.
[27]	DALY C, 2002. Variable influence of terrain on precipitation patterns: Delineation and use of effective terrain height in PRISM[R]. Corvallis: Oregon State University.

	站点名称	MAE/℃				RMSE/℃
	站点名称	PRISM	IDW	Spline	OK	PRISM	IDW	Spline	OK
酿酒葡萄气象站	永宁闽宁镇德龙酒业基地气象观测站	0.78	0.85	2.96	1.28	0.93	0.98	4.25	1.49
	永宁闽宁镇黄羊滩轩尼诗酒庄气象观测站	1.25	1.67	1.250	1.97	1.31	1.78	1.47	2.06
	永宁闽宁镇玉泉营葡萄基地气象观测站	1.47	2.37	1.39	2.39	1.63	2.60	1.68	2.60
	永宁玉泉营气象观测站	1.26	1.39	2.78	1.65	1.49	1.54	3.14	1.86
	永宁圣路易丁酒庄气象观测站	0.49	0.78	0.48	1.23	0.63	0.97	0.63	1.46
	西夏区葡萄园气象观测站	1.02	1.17	0.78	2.21	1.31	1.35	0.93	2.51
	西夏区红柳湾山庄气象观测站	0.31	0.31	0.43	0.35	0.34	0.43	0.55	0.45
	贺兰山东麓金山国际试验示范区观兰酒庄	1.43	1.51	0.61	2.13	1.46	1.62	0.72	2.23
	振兴路美御酒庄	0.56	0.50	1.15	0.51	0.67	0.67	1.33	0.68
	留世酒庄	1.26	1.07	0.99	1.98	1.35	1.38	1.32	2.39
	玉泉营农场莲湖分厂	1.60	2.85	3.42	2.80	1.71	3.19	3.81	3.13
	中粮长城云漠酒庄	1.00	0.73	0.74	0.64	1.04	1.09	1.10	0.87
	银川贺兰山东麓葡萄酒试验区气象观测站	1.64	0.40	0.32	1.50	1.78	0.46	0.38	1.63
	西夏区沿山高家闸气象观测站	0.43	0.45	0.47	0.38	0.57	0.59	0.66	0.55
	西夏区平吉堡葡萄基地气象观测站	1.13	1.59	0.78	1.65	1.37	1.67	0.91	1.75
沿山气象站	西夏区沿山响水气象观测站	0.60	0.65	1.96	1.08	0.80	0.85	2.41	1.26
	西夏区沿山苏峪口沟口气象观测站	0.60	1.31	0.86	1.88	0.78	1.68	1.23	2.36
	贺兰洪广镇930生态牧场气象观测站	0.72	0.88	2.52	0.93	0.81	0.97	3.09	1.07
	贺兰洪广镇金山村气象观测站	0.54	0.65	1.08	0.94	0.70	0.76	1.43	1.08
	西夏区镇北堡镇循环现代农业基地气象观测站	0.56	0.28	0.28	0.59	0.69	0.41	0.41	0.72
	西夏区沿山拜寺口沟气象观测站	0.75	1.75	1.94	1.25	1.02	2.17	2.43	1.61
	西夏区沿山套门沟气象观测站	0.54	0.56	1.00	0.68	0.67	0.69	1.14	0.82
	西夏区元福现代农业基地气象观测站	0.62	0.28	0.28	0.77	0.71	0.41	0.41	0.91
	永宁闽宁镇三关口北气象观测站	0.94	0.73	0.74	0.64	1.09	1.09	1.10	0.90
	永宁闽宁镇大井子风电场气象观测站	1.12	0.85	4.98	1.01	1.29	1.04	5.32	1.15
	西夏区镇北堡镇小口子气象观测站	1.14	1.34	1.00	1.56	1.22	1.40	1.10	1.66
	西夏区镇北堡镇平吉堡气象观测站	0.39	1.34	1.18	1.12	0.47	1.41	1.35	1.21
	西夏区镇北堡村气象观测站	0.83	0.30	0.57	0.67	0.93	0.35	0.67	0.81
	西夏区沿山椿树口气象观测站	0.74	0.42	1.59	0.47	0.87	0.51	1.74	0.64
	金凤区良田镇光明村气象观测站	0.91	1.30	2.24	1.27	1.06	1.47	2.62	1.41
平缓地区气象站	金凤区五里台社区气象观测站	0.44	0.80	2.21	0.62	0.60	0.89	2.32	0.75
	永宁望远镇板桥村气象观测站	1.57	0.91	0.48	1.08	1.72	1.06	0.58	1.22
	兴庆区掌政镇司家桥村气象观测站	0.83	1.19	0.96	1.08	1.04	1.39	1.20	1.29
	兴庆区通贵乡通北村气象观测站	0.60	1.11	1.36	0.53	0.73	1.20	1.49	0.68
	永宁胜利乡杨显林场气象观测站	2.56	3.15	2.69	2.94	2.68	3.29	2.82	3.10
	灵武梧桐树乡梧桐树气象观测站	1.04	1.02	3.23	1.60	1.17	1.12	3.33	1.70
	金凤区良田镇金星村气象观测站	0.52	0.63	1.24	0.96	0.75	0.75	1.47	1.11
	灵武国家气象观测站	2.14	1.31	2.13	1.14	2.46	1.59	2.45	1.44
	灵武郝家桥镇上滩社区气象观测站	1.06	0.67	0.63	0.66	1.43	0.84	0.71	0.86
	兴庆区鸣翠湖气象观测站	1.31	1.22	1.05	0.81	1.54	1.36	1.20	0.96
	贺兰常信乡丁义村气象观测站	0.43	0.42	0.50	0.68	0.51	0.56	0.64	0.81
	西夏区芦花台园林场社区气象观测站	0.69	1.03	0.83	1.08	0.87	1.14	1.10	1.16
	金凤区青青家园社区气象观测站	2.16	0.67	0.22	1.66	2.22	0.73	0.28	1.71
	兴庆区大新镇气象观测站	1.53	1.03	3.84	0.75	1.67	1.23	4.52	1.01
	兴庆区阅海万家社区气象观测站	2.00	1.18	1.43	0.61	2.10	1.32	1.63	0.74

	站点名称	MAE/℃				RMSE/℃
	站点名称	PRISM	IDW	Spline	OK	PRISM	IDW	Spline	OK
酿酒葡萄气象站	永宁闽宁镇德龙酒业基地气象观测站	0.78	0.85	2.96	1.28	0.93	0.98	4.25	1.49
	永宁闽宁镇黄羊滩轩尼诗酒庄气象观测站	1.25	1.67	1.250	1.97	1.31	1.78	1.47	2.06
	永宁闽宁镇玉泉营葡萄基地气象观测站	1.47	2.37	1.39	2.39	1.63	2.60	1.68	2.60
	永宁玉泉营气象观测站	1.26	1.39	2.78	1.65	1.49	1.54	3.14	1.86
	永宁圣路易丁酒庄气象观测站	0.49	0.78	0.48	1.23	0.63	0.97	0.63	1.46
	西夏区葡萄园气象观测站	1.02	1.17	0.78	2.21	1.31	1.35	0.93	2.51
	西夏区红柳湾山庄气象观测站	0.31	0.31	0.43	0.35	0.34	0.43	0.55	0.45
	贺兰山东麓金山国际试验示范区观兰酒庄	1.43	1.51	0.61	2.13	1.46	1.62	0.72	2.23
	振兴路美御酒庄	0.56	0.50	1.15	0.51	0.67	0.67	1.33	0.68
	留世酒庄	1.26	1.07	0.99	1.98	1.35	1.38	1.32	2.39
	玉泉营农场莲湖分厂	1.60	2.85	3.42	2.80	1.71	3.19	3.81	3.13
	中粮长城云漠酒庄	1.00	0.73	0.74	0.64	1.04	1.09	1.10	0.87
	银川贺兰山东麓葡萄酒试验区气象观测站	1.64	0.40	0.32	1.50	1.78	0.46	0.38	1.63
	西夏区沿山高家闸气象观测站	0.43	0.45	0.47	0.38	0.57	0.59	0.66	0.55
	西夏区平吉堡葡萄基地气象观测站	1.13	1.59	0.78	1.65	1.37	1.67	0.91	1.75
沿山气象站	西夏区沿山响水气象观测站	0.60	0.65	1.96	1.08	0.80	0.85	2.41	1.26
	西夏区沿山苏峪口沟口气象观测站	0.60	1.31	0.86	1.88	0.78	1.68	1.23	2.36
	贺兰洪广镇930生态牧场气象观测站	0.72	0.88	2.52	0.93	0.81	0.97	3.09	1.07
	贺兰洪广镇金山村气象观测站	0.54	0.65	1.08	0.94	0.70	0.76	1.43	1.08
	西夏区镇北堡镇循环现代农业基地气象观测站	0.56	0.28	0.28	0.59	0.69	0.41	0.41	0.72
	西夏区沿山拜寺口沟气象观测站	0.75	1.75	1.94	1.25	1.02	2.17	2.43	1.61
	西夏区沿山套门沟气象观测站	0.54	0.56	1.00	0.68	0.67	0.69	1.14	0.82
	西夏区元福现代农业基地气象观测站	0.62	0.28	0.28	0.77	0.71	0.41	0.41	0.91
	永宁闽宁镇三关口北气象观测站	0.94	0.73	0.74	0.64	1.09	1.09	1.10	0.90
	永宁闽宁镇大井子风电场气象观测站	1.12	0.85	4.98	1.01	1.29	1.04	5.32	1.15
	西夏区镇北堡镇小口子气象观测站	1.14	1.34	1.00	1.56	1.22	1.40	1.10	1.66
	西夏区镇北堡镇平吉堡气象观测站	0.39	1.34	1.18	1.12	0.47	1.41	1.35	1.21
	西夏区镇北堡村气象观测站	0.83	0.30	0.57	0.67	0.93	0.35	0.67	0.81
	西夏区沿山椿树口气象观测站	0.74	0.42	1.59	0.47	0.87	0.51	1.74	0.64
	金凤区良田镇光明村气象观测站	0.91	1.30	2.24	1.27	1.06	1.47	2.62	1.41
平缓地区气象站	金凤区五里台社区气象观测站	0.44	0.80	2.21	0.62	0.60	0.89	2.32	0.75
	永宁望远镇板桥村气象观测站	1.57	0.91	0.48	1.08	1.72	1.06	0.58	1.22
	兴庆区掌政镇司家桥村气象观测站	0.83	1.19	0.96	1.08	1.04	1.39	1.20	1.29
	兴庆区通贵乡通北村气象观测站	0.60	1.11	1.36	0.53	0.73	1.20	1.49	0.68
	永宁胜利乡杨显林场气象观测站	2.56	3.15	2.69	2.94	2.68	3.29	2.82	3.10
	灵武梧桐树乡梧桐树气象观测站	1.04	1.02	3.23	1.60	1.17	1.12	3.33	1.70
	金凤区良田镇金星村气象观测站	0.52	0.63	1.24	0.96	0.75	0.75	1.47	1.11
	灵武国家气象观测站	2.14	1.31	2.13	1.14	2.46	1.59	2.45	1.44
	灵武郝家桥镇上滩社区气象观测站	1.06	0.67	0.63	0.66	1.43	0.84	0.71	0.86
	兴庆区鸣翠湖气象观测站	1.31	1.22	1.05	0.81	1.54	1.36	1.20	0.96
	贺兰常信乡丁义村气象观测站	0.43	0.42	0.50	0.68	0.51	0.56	0.64	0.81
	西夏区芦花台园林场社区气象观测站	0.69	1.03	0.83	1.08	0.87	1.14	1.10	1.16
	金凤区青青家园社区气象观测站	2.16	0.67	0.22	1.66	2.22	0.73	0.28	1.71
	兴庆区大新镇气象观测站	1.53	1.03	3.84	0.75	1.67	1.23	4.52	1.01
	兴庆区阅海万家社区气象观测站	2.00	1.18	1.43	0.61	2.10	1.32	1.63	0.74

基于PRISM的贺兰山东麓银川段晚霜冻期间日最低气温空间插值研究

Spatial interpolation of daily minimum temperature during late frost period at the eastern foot of Helan Mountain in Yinchuan section based on PRISM

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 27

相关文章 2

编辑推荐

Metrics

[1]	杨婧, 朱海斌, 张亚刚, 张晓煜, 杨银. 贺兰山东麓半干旱区葡萄园最低气温和晚霜冻预报订正及检验[J]. 干旱气象, 2024, 42(4): 649-659.
[2]	朱晓炜, 王璠, 孙银川, 王岱, 郑广芬, 王素艳. 宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄采收期降水客观预测方法研究[J]. 干旱气象, 2020, 38(1): 157-163.