蝉鸣划破盛夏的宁静，荷花在水中盛放，自然界正用独特的语言记录着暑热中的物候。这些动植物随季节更替而呈现的生命活动——萌芽、开花、迁徙等，被称为“物候现象”。这种现象不仅能反映环境的变化程度，更是研究和适应气候变化的重要证据和参考资料，堪称全球气候变化的“指纹”。
　　“其实，物候现象并不仅存在于动植物中，冰川的结冰过程也可以被视为物候现象。”国家气象信息中心（以下简称“信息中心”）数据应用室工程师罗岚心进一步阐释，“广义上，物候现象是指自然界生物和非生物受外界环境因素综合影响而表现出的季节性现象。生物现象如植物的萌芽、发叶、开花、结果、叶黄和叶落，动物的冬眠、复苏和迁徙；非生物现象如凝霜、降雪、结冰、融冰、土壤结冻和解冻等，都属于物候现象的范畴。”
　　起源：跨越千年的物候探索史
　　人类对物候的观察与利用历史源远流长。在欧洲，植物物候观测可追溯至中世纪，古希腊雅典人很早就编制了农用物候历。英国的马香家族从1736年起对多种动植物进行了跨越两个多世纪的持续观测，留下了欧洲最长的物候记录。另外，德国植物学家霍夫曼于19世纪90年代起建立物候观测网，瑞典植物学家林奈系统性地记录了瑞典18个地区开花的气候条件。
　　中国对物候的记载同样历史悠久，最早的记录可见于《诗经·豳风·七月》，其后的《夏小正》《吕氏春秋·十二纪》《礼记·月令》等典籍则按月记载了更为完备的全年物候历。《逸周书·时训解》更是将全年细分为七十二候，形成了更成熟的物候历体系。
　　我国现代物候学研究的奠基者是竺可桢。他在1934年组织建立的物候观测网是中国现代物候观测的开端。在他的推动下，1961年，中国科学院地理所支持建立了覆盖全国的物候观测网，标志着中国系统化物候学研究的全面展开。
　　新生：从泛黄纸页到数据宝库
　　在中国气象档案馆，曾经承载着自然密码的泛黄纸质观测记录表，如今已被高效的数字信号所取代。
　　自20世纪80年代起，分布在全国的数百个农业气象站，开始持续记录动植物的生命节律：柳树何时抽芽，布谷鸟几时初鸣，车前草哪日结实……这些由专业观测员定点记录的档案，构成了国内覆盖最广、历时最长的自然物候本底数据库。
　　“自20世纪80年代起，中国气象局组织各地建设的农业气象观测站开始了大规模的农业气象观测业务，其中就包含对自然条件下的植物和动物的物候观测。相同站点的观测植株相对固定，观测持续时间长，是国内难得的空间覆盖率大、持续时间长、质量稳定的自然物候历史观测资料。”罗岚心介绍，这些宝贵的数据来源于中国气象局农业气象业务观测记录，站点纬度范围为18°50'N至51°44'N，经度范围为75°59'E至134°17'E，其中1981年至2012年的数据是中国气象档案馆自然物候观测记录年报表的数字化成果，2013年至2018年的数据则直接来自各省的农业气象电子年报表。
　　然而，这些珍贵数据曾长期“沉睡”。“早期的数据服务以抄录为主，由于格式复杂、物种名称不规范等问题，资料没有得到有效利用，资料价值体现不明显，比如同是车前，可能被记为‘车前草’‘车前子’甚至地方俗名。”罗岚心解释。随着中国气象局历史档案保护行动开展，沉睡的宝藏被唤醒。借助光学文字识别（OCR）与机器学习分类技术，历史农业气象观测档案完成了数字化转化，再经过严格的数据清洗、正确性检查、完整性核查、人工质检、格式整编和质量控制等多重步骤，最终整合成“中国动植物自然物候长序列数据集（1981—2018年）”。该数据集目前包含草本、木本与候鸟昆虫3个子集，涵盖了木本植物111种、草本植物42种以及虫鸟两栖动物18种，并附有完整的站点元数据说明和数据质量控制码。它不仅是卫星遥感数据校正的重要地面验证数据，更为全球气候变化研究、动植物生态学研究奠定了坚实的数据基础保障。
　　发展：解锁自然密码的科学利器
　　面对观测汇集的海量数据，如何确保其质量经得起最严苛的科研检验？信息技术人员采用光学文字识别与数据挖掘技术，先将纸质记录转化为数字编码。再通过对数字化信息的处理，如：数据清洗、质量控制、信息关联分析等技术手段，最终打造出易于理解、查询、取用和研究的“黄金数据集”。“我们的目标是将宝贵的纸质档案转化为人们方便使用的数据集产品。”罗岚心介绍，“利用机器学习技术等将档案信息转化为计算机信号，再将这些信号转化为人们理解的数字字符，最终汇聚成有效、完整的信息流，这使数据从物理形态中解放出来，得以在数字世界灵活流通、管理和应用。”
　　经过预处理和标准化，数据的准确性和可用性大幅提升。例如“玉兰”与“黄玉兰”相似度很高，但前者多指落叶乔木，后者是常绿乔木，物候期有所不同，人工记录可能存在混淆，而标准化过程确保每株植物的身份准确无误。
　　该数据集科学价值显著。它不仅能分析纬度对物种分布和物候的影响，更能揭示物种所在区域的气候态变化规律。比如气温升高导致许多植物花期延长，青蛙等动物的活动期也发生明显改变。罗岚心介绍，数据集的分析结果指出，植物生长期受气温特征变化影响。20世纪80年代以后，华北地区年积温增长趋势明显，同时木本植物的生长期延长——春季物候提前，秋季物候延后。由于其覆盖范围广、物种相对丰富，且同种生物在多个站点均有长期记录，该数据集非常适用于局地农业气象指导、物种地理分布研究以及大范围的生物生长节律和气候变化响应研究，成为解码气候变化“自然指纹”不可或缺的科学利器。

（据《中国气象报》）