基于模糊相似优先比法划分与上海气候相似的全球区域（一）

2016-06-01 15:02阅读：

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基于模糊相似优先比法划分与上海气候相似的全球区域^*
王振，张京伟，张德顺^*
中国园林 2012，（1）：91-93
摘要：选取全球85个国家和地区，共计969个气象站点1961-1990年的气象资料，以月最高温度的平均值、月最低温度的平均值、月平均温度、月平均降水量、日平均日照时数及各地海拔高度作为分析因子，应用欧氏距离模糊相似优先比法，分析诸站点与上海间的气候差异。根据气候相似论，在全球范围内，筛选适宜上海生长的园林植物引种区。结果表明：国外与上海差异较小的六个区域，包括：(1)东亚的日本、韩国；(2)西亚里海西南沿岸；(3)地中海沿岸的部分地区；(4)美国东南部；(5)南美的东南部；(6)澳大利亚东南部。
关键词：园林植物；气候相似性；模糊相似优先比；引种；上海；全球区域

Global Zoning for Landscape Plant Introduction with the Method of Fuzzy Analogy Preferred Ratio to Shanghai^*
WANG Zhen，ZHANG Jing-wei，ZHANG De-shun^*
Abstract: According to the climate similarity theory, the average maximum (minimum) temperature, average temperature, average precipitation, daily sunlight hour of each month in 1961-1990 and different altitude were chosen as the analyzing factors in this paper. By means of Euclidean distance and fuzzy analogy preferred ratio, climate differences between 969 meteorological stations from 85 countries or regions in the world and Shanghai were studied. The result showed that: the appropriate introduction area was zoned for landscape plant introduction to six areas, including(1) East Asia, such as Korea and Japan; (2) southwest coast of Caspian Sea in West Asia; (3) some area of Mediterranean coast; (4) southeastern United States; (5) southeastern Latin America; (6) southeastern Australia.
Key words: landscape plants; climate similarity; fuzzy analogy preferred ratio; introduction; Shanghai; global
不考虑南北半球冬夏季节的差异，仅从地理纬度，海陆方位、降雨类型与地势海拔方面看，我国东南部地区与北美洲东南部、南美洲东南部、澳洲东南部十分相似，都是大陆东海岸气候类型，属于亚热带季风和季风性湿润气候。不仅如此，相似的气候特点、降雨类型使得上述地区在植被特点方面具有一定相同点，都为亚热带常绿阔叶林带。区域气候类型，植被特点的相似为彼此间的林木引种提供可能。
据统计，我国先后引种的国外木本植物大约有1824种（包括变种），其原产地几乎分遍布全世界，其中原产地为大洋洲（主要是澳大利亚）的外来树种有470种，北美洲的302种，亚洲的293种^[1]。而上海现存木本植物中，国外引进植物科、属、种的数量占植物总科、属、种数的比例已高达93.1%、82.9%、75.1%^[2]。引进树种在我国的园林绿地、生态林建设、风景区植物景观营造方面发挥了越来越重要的作用。
相似区域的划分及与我国部分地区气候特点、植被类型的相关性在前人的研究中多有论述^[3,4]，但这种论述只有理论依据，缺乏必要的数据支撑，且划分不够全面、具体。运用模糊相似优先比法对全球各气象站点的气候数据与上海进行相关性分析，划分适宜引种区域，为今后的园林植物引种提供依据。
1 资料与方法
温度、水分、光照、土壤、病虫害是限制植物分布的重要因素，也是影响植物引种成功与否的主要指标，其中影响植物物候的主要因素是温度、水分、光照^[5]，其次是土壤因子。由于生物关系、土壤理化性状等其它环境因素难以如气象信息那样作出定量的规律性描述，所以目前的研究仅限于气候相似区的比较，很少涉及除此之外的其它因素。
1.1分析数据选择
分析数据来自香港天文台与世界天气信息服务网，数据包括上海及世界范围内6大洲、85个国家（地区）的969个站点信息。主要分析因子有1961-1990年1-12月的月最高温度的平均值、最低温度的平均值、平均温度、平均降水量、日平均日照时数及各地海拔高度共计6个分析要素。鉴于南北半球冬夏季节的差异，数据统计时将南半球部分区域冬夏颠倒进行比较。表1仅列出数量大于10个台站的国家和地区。
表1 全球分析站点分布及数量
Table1 The distribution and numbers of global analyzed stations

国家和地区 countries or regions	站点数量 the quantity of site	国家和地区 countries or regions	站点数量 the quantity of site
巴西	179	德国	15
美国	126	哥伦比亚	13
加拿大	55	马达加斯加	13
日本	50	马来西亚	13
中国	37	蒙古	13
澳大利亚	21	爱尔兰	11
伊朗	20	阿富汗	11
苏丹	19	阿根廷	11
委内瑞拉	18	巴基斯坦	10
英国	17	尼泊尔	10
印度	17	赞比亚	10
法国	16	罗马尼亚	10
马里	15

1.2分析方法
逆向采用欧氏距离模糊相似优先比法对各气象站点数据进行统计分析，计算得出的距离系数能全面地、综合地反映两地区之间多时段、多要素的相似程度^[6]。分析过程包括数据的归一化处理、欧氏距离计算、计算优先比、矩阵求逆^[7,8]。
2.结果与分析
采用欧氏距离模糊相似优先比法对全球区域各气象站点与上海之间的气候资料进行分析比较，得出各站点与上海间相似优先比矩阵，通过由大而小地选取置信水平λ的截集评出相似程度。按相似程度将依次列出各站点（限于篇幅文中仅给出20个站点的相似优先比矩阵和置信水平λ的截集结果，如表

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