Cofnij
Strona główna Systemu doradztwa
SWD w integrowanej produkcji roślinnej - spis treści weindex.aspx - Indeks pogodowy plonu (IP)
Wersja PDF
System Monitoringu Suszy Rolniczej IUNG-PIB
Motto:
"If you can't explain it simply, you don't understand it well enough." Albert Einstein

Spis treści

  1. Wprowadzenie
  2. Geneza modeli indeksu pogodowego
  3. Budowa i działanie aplikacji weindex.aspx
  4. Dane techniczne
  5. Literatura
Wprowadzenie
Aplikacja weindex.aspx służy do oceny wpływu pogody na plon wybranych roślin uprawnych: pszenicy ozimej, pszenżyta ozimego, kukurydzy i ziemniaka dla miejscowości wg agrometeorologicznych modeli IP opracowanych w Instytucie Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowym Instytucie Badawczym w Puławach. Aplikacja jest zgodna z modułem "Wpływ pogody na plon" Systemu zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody [Kozyra i in. 2009].
Wpływ pogody na plony jest określony ilościowo przez indeks pogodowy IP, wyrażony w [%]. Wartość IP = 100% oznacza średnie warunki meteorologiczne plonowania. Wartości IP powyżej 100% oznaczają warunki meteorologiczne korzystniejsze niż średnie, a poniżej 100% warunki mniej korzystne niż średnie. Znając ilościowy wpływ pogody na plony można określić liczbowo spodziewany plon. W ogólności, im korzystniejsze warunki meteorologiczne wystąpiły, tym wyższych plonów można się spodziewać.
Wartości IP nie uwzględniają wpływu na plon czynników innych niż pogodowe (gleba, agrofagi, itd.) ani nie uwzględniają wpływu pogody na wymarzanie roślin i strat z tego wynikających.
Geneza modeli indeksu pogodowego
Indeksy pogodowe są obliczane w statystyczno-empirycznych modelach IP umożliwiających otrzymanie bieżącej (w trakcie sezonu wegetacyjnego roślin) oceny wpływu pogody na plon głównych upraw w Polsce [Górski i in. 1994, Górski i in. 1997]. Model IP jest wielokrotną funkcją elementów meteorologicznych agregowanych do wartości dekadowych lub miesięcznych w zależności od modelu (rośliny) i podokresu w rozwoju rośliny. Na ostateczny (końcowy) indeks IP składa się, w zależności od złożoności modelu, od kilku do kilkunastu indeksów cząstkowych. Indeksy cząstkowe opisują wpływ czynników meteorologicznym w różnych podokresach wegetacji, przez co uwzględniają wymagania środowiskowe roślin zmieniające się w cyklu fenologicznym. Przykładowo model IP dla pszenicy ozimej uwzględnia 30 indeksów cząstkowych (na wykresie na rysunku 5 przedstawiono 11 indeksów, które powstały przez agregację indeksów cząstkowych stosownie do 11 terminów oceny wpływu pogody na plon). W modelach IP indeksy cząstkowe uwzględniają wpływ nie tylko bieżącego przebiegu pogody ale również interakcje w czasie.
Budowa i działanie aplikacji
Interfejs użytkownika
Interfejs użytkownika aplikacji weindex.aspx został podzielony na trzy części (rys.1): pasek poziomy górny (a), część centralną (b) i pasek poziomy dolny (c). Na pasku górnym widoczny jest tytuł strony: "Indeks pogodowy plonu (IP)". Po lewej stronie tytułu są dwie ikonki nawigacyjne, służące do cofania do poprzedniej strony (strzałka wskazująca w lewo) i do przejścia do stron "Systemu doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej" (ikonka z napisem: SDZPR). Po stronie prawej natomiast widnieją dwie inne ikonki, umożliwiające przejście do stron Systemu Monitoringu Suszy Rolniczej oraz Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowego Instytutu Badawczego (IUNG-PIB) w Puławach.
Interfejs strony głównej
Rys.1. Interfejs strony głównej. Oznaczenie: a - pasek górny, b - panel mapy, c - pasek dolny.
Pod tytułem strony umieszczono przyciski nawigacji: Start, cztery przyciski wyboru rośliny i Pomoc (rys.1). Przyciski te (oprócz przycisku Pomoc) mają dwa stany: aktywny i pasywny (w przeciwieństwie do ikonek nawigacyjnych, które są zawsze aktywne). Stan pasywny przycisku zaznaczony jest kolorem szarym, a po najechaniu na niego myszką kursor przyjmuje postać znaku "stop" (rys.2).
Pasek górny - kursor stop!
Rys.2. Pasek górny - kursor "stop!" nad przyciskiem Start.
W panelu mapy widoczna jest fraza powitalna, mapa Polski i okienko wyboru ("Wybierz stację"). Pasek dolny (oznaczony "c" na rys.1) zawiera datę ostatniej aktualizacji aplikacji i adres kontaktowy email.
Dwie fazy działania aplikacji
W aplikacji weindex.aspx można wyróżnić dwie fazy działania:
  1. inicjacyjna (umożliwiająca wybór stacji - rys.1); jest to pierwsze uruchomienie (wywołanie aplikacji w przeglądarce) lub kolejne uruchomienie spowodowane przyciskiem (jak? - o tym powiemy dalej),
  2. operacyjna (kolejne uruchomienia wywołane "przyciskami rośliny").
Jak powiedziano we wstępie, wyniki generowane przez aplikację weindex.aspx dotyczą konkretnej lokalizacji (okolice miejscowości, w której zlokalizowano stację meteorologiczną). Obszar wokół stacji, w zasięgu którego wyniki będą miarodajne, zamyka się w promieniu kilku-kilkudziesięciu km. Zależy to od ukształtowania terenu na tym obszarze, obecności dużych miast, akwenów, barier itd. Ogólnie im dalej od stacji tym większy błąd.
Po wywołaniu aplikacji w przeglądarce (lub, jak kto woli, po wejściu na stronę weindex.aspx) aplikacja wyświetla interfejs (tak jak na rys.1, ale bez czerwonych ramek) i czeka na reakcję użytkownika. Pierwszym krokiem użytkownika jest wybór lokalizacji stacji meteorologicznej z mapy (rys.3) lub z okienka wyboru (rys.4). Po wyborze stacji dane dotyczące stacji zostają zapamiętane w zbiorze elementów sesji użytkownika. W ten sposób są one aktualne aż do zakończenia sesji (opuszczenia strony) lub do momentu zmiany (przez wybranie innej stacji). Najważniejszą daną o stacji jest numer WMO stacji (będący numerem indeksu stacji przypisanym przez Światową Organizację Meteorologiczną - World Meteorological Organization (WMO). Więcej szczegółów: [NOAA 2003]. Aplikacja, "znając" numer WMO stacji, może znaleźć pozostałe informacje w bazie danych.
Wybór stacji z mapy
Rys.3. Wybór stacji z mapy
Wybór stacji z listy
Rys.4. Wybór stacji z listy
Wyświetlanie wykresu
Przy pierwszym uruchomieniu domyślną rośliną jest pszenica ozima, wystarczy więc tylko wybrać stację i od razu otrzymujemy wykres IP (rys.5). W celu zmiany stacji klikamy na przycisk Start. Na rysunku 5 znajduje się nad nim kursor - rączka, a poza tym przycisk ma kolor zielony - są to nieomylne znaki, że stał się on aktywny, podobnie jak przyciski roślin. Oprócz przycisku pszenicy ozimej, oczywiście, który jest szary. Ponieważ ta roślina jest właśnie przedstawiana na wykresie, nie ma potrzeby przesyłać danych do serwera w celu jej powtórnego wyświetlania, dlatego przycisk jest zablokowany. Natomiast jeżeli chcemy zmienić roślinę, klikamy na jeden z zielonych przycisków rośliny (rys.5).
Wykres IP dla pszenicy ozimej, stacja Białystok
Rys.5. Wykres IP dla pszenicy ozimej, stacja Białystok
Wyniki przedstawione na rys.5 stanowią zbiór par dwóch danych: indeksu pogodowego IP i terminu (daty) oceny wpływu pogody na plon. Terminy oceny (oraz ich liczba) są różne dla różnych roślin. Dla pszenicy ozimej np. liczba terminów wynosi 11, tzn. obliczanych jest 11 indeksów pogodowych, ip1 - ip11. Indeksy te są agregowane z indeksów cząstkowych - patrz podrozdział Geneza modeli indeksu pogodowego). Każdy indeks ip1 - ip11 wymaga do obliczenia zbioru danych meteorologicznych z określonego okresu. Zbiór ten rośnie kumulatywnie, bowiem obliczenie każdego następnego indeksu wymaga obliczenia wszystkich poprzednich. Przykładowo, obliczenie indeksu pogodowego ip1 dla pszenicy ozimej (rys.6) wymaga posiadania zbioru danych meteorologicznych z września i października roku poprzedzającego rok analizy. Dla obliczenia ip2 potrzebne są te same dane, co do obliczenia ip1, oraz dodatkowo dane z grudnia, stycznia i lutego, itd. Obliczenie indeksu pogodowego końcowego (ip11) dla pszenicy ozimej wymaga natomiast wszystkich danych z okresu od września do końca sierpnia.
Obliczenie ip2 dla pszenicy ozimej
Rys.6. Obliczenie ip2 dla pszenicy ozimej. Źródło: Zaliwski 2014.
Ponieważ analizy są wykonywane w czasie rzeczywistym, kompletność danych pogodowych może być zapewniona tylko wtedy, gdy analiza jest wykonywana w terminie (lub po terminie) końcowego indeksu pogodowego. Jeżeli jest wykonywana wcześniej możliwe jest obliczenie tylko indeksów pogodowych dla terminów wcześniejszych niż data analizy. Przykładowo, jeżeli analizę wykonujemy w marcu, możemy obliczyć co najwyżej wartość indeksu ip2, do obliczenia którego potrzebne są dane wrzesień-grudzień roku poprzedzającego analizę oraz dane styczeń-luty. Komplet danych z marca, potrzebny do obliczenia ip3, może być dostępny najwcześniej 1 kwietnia, itd. (rys.6). Od terminu analizy zależy więc kompletność wykresu. Kolejne indeksy uwzględniają coraz dłuższy okres rozwoju roślin, dlatego stanowią coraz pełniejszą ocenę wpływu warunków meteorologicznych na plon.
Dane techniczne
Indeksy pogodowe obliczane są na podstawie danych ze stacji synoptycznych IMGW wprowadzanych do bazy danych "Systemu zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody" [Kozyra i in. 2009].
W celu korzystania z aplikacji musi być włączona w przeglądarce obsługa JavaScript.
Literatura
  1. IPO1. 2005. System zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody. Prototyp. [online]. IUNG-PIB, Puławy.
  2. IPO2. 2012. System zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody. [online]. IUNG-PIB, Puławy.
  3. Górski T., Demidowicz G., Deputat T., Górska K., Krakowiak A., Marcinkowska I., Spoz-Pać W. 1994. Empiryczny model plonowania ziemniaka w funkcji czynników meteorologicznych. Materiały XXV Zjazdu Agrometeorologów. Olsztyn-Mierki, 27-29 IX 1994. AR Olsztyn, s. 43-46.
  4. Górski T., Demidowicz G., Deputat T., Górska K., Marcinkowska I., Spoz-Pać W. 1997. Empiryczny model plonowania pszenicy ozimej w funkcji czynników meteorologicznych. Zeszyty Naukowe AR Wrocław. 313:99-109.
  5. Kozyra J., Zaliwski A.S., Nieróbca A., Grabiński J. 2009. System zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody. Studia i Raporty IUNG-PIB, 16:97-106. Wersja elektroniczna PDF.
  6. NOAA. 2003. Meteorological Station Location Information (Observation Sites). National Oceanic and Atmospheric Administration. US Dept of Commerce. Silver Spring, MD 20910. Dostępny w Internecie: Meteorological Station Location Information.
  7. SMSR. 2013. System Monitoringu Suszy Rolniczej w Polsce [online]. Puławy. IUNG-PIB. Dostępny w Internecie: SMSR.
  8. Zaliwski A.S. 2014. Application Reporting Yield Forecasts of the Selected Crops in Poland. Agricultural Engineering, 3(151):219-226.
  9. Zaliwski A.S., Nieróbca A., Kozyra J. 2013. Indeks pogodowy plonów wg modelu IPO. Instrukcja obsługi aplikacji "weindex.aspx" online. Puławy. IUNG-PIB. Dostępna w Internecie: instrukcja obsługi.
  10. Zaliwski A.S., Nieróbca A., Kozyra J., Górski T. 2014. Aplikacja weindex do oceny wpływu pogody na plon roślin uprawnych. Studia i Raporty IUNG-PIB, 38(12):115-127. Wersja elektroniczna PDF.
Ostatnia modyfikacja 2015.01.19
Zastrzeżenia prawne
Aplikację opracowano w ramach zadania 4.1 programu wieloletniego "Wspieranie działań w zakresie kształtowania środowiska rolniczego i zrównoważonego rozwoju produkcji rolniczej w Polsce". Dane meteorologiczne dla aplikacji udostępnia System Monitoringu Suszy Rolniczej.
Sugerowany sposób cytowania tej strony:
Zaliwski A.S., Kozyra J., Nieróbca A., Górski T. 2013. Aplikacja "weindex.aspx" - indeks pogodowy plonu (IP). System doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej. IUNG-PIB Puławy.