山东省观测资料的均一性检验

气象台站历史沿革信息包含了可能影响气候资料序列均一性的重要信息,是分析、检验、订正气候资料序列的科学参考依据。通过对站点资料进行均一性检验,再对比台站历史沿革资料,分析了资料非均一性的可能原因。采用山东省123个站建站起至2007年的气温、降水资料,筛选出49个站分别进行4种方法的均一性检验,最终确定22个台站通过检验。对未通过检验的台站,查找沿革,发现迁站是导致非资料均一的主要原因,另外,还有仪器更换、台站加高等原因以及不明原因,需进一步研究。     

甘肃省新旧气象站址观测资料对比及均一性分析

天气预报及气候预测需要准确、连续的气象观测资料,气候变化研究需要均一化的长序列数据,为了让气象科研业务人员对新旧站址气象观测资料的连续性状况以及站址变化对长时间序列中的影响进行了解,本文对甘肃15个发生迁移的台站的1年对比观测记录进行差值和差值标准差比较分析,研究台站迁移对气象要素的影响;通过SNHT方法对迁移距离最大的张掖站和海拔高差最大的宁县站进行均一化检验,研究台站迁移对长序列数据的影响。结果显示：从差值和差值标准差情况看,新站址气温偏低,风速偏高,相对湿度大部分新站偏大,台站迁移对平均气温和最低气温的影响大于对最高气温的影响,平均气温、最低气温单站差值大的站迁移的距离和高差相对也大;从差值绝对值和标准差与台站迁移距离及海拔高差的相关性看,海拔高差对最高气温和平均风速影响较大,而迁移距离对平均气温、最低气温、相对湿度影响较大;从选择的代表台站序列均一性检验结果看,显示迁移直线距离大或者海拔高差大会对气温序列造成非均一性影响,但是否在某阈值范围会有影响以及对其他要素的影响还需要深入研究。希望科研业务人员在使用气温资料的时候要注意到台站迁移可能带来的影响。     

RHtest方法对我国降水资料的均一性检验试验

应用RHtest方法结合台站元数据信息对我国1725个气象台站1961-2009年月降水资料进行了均一性检验试验和订正,并以波密站、元阳站和巢湖站为例介绍了检验过程.结果表明:该方法能够适用于对我国降水资料均一性检验且具有较高的应用前景.2400台站高密度月降水资料的使用更加有益于参考序列的选取,采用数理统计分析和结合元数据主观判断的方式来对序列进行均一性检验更加合理.检验出存在非均一性断点的台站仅占2.1％,表明我国降水资料序列均一性情况良好,台站较大距离的迁移是造成部分降水序列非均一的重要原因之一.对检验出存在断点的降水序列采用RHtest提供的订正方法进行了订正和趋势分析,发现订正后降水序列的年变化趋势具有明显的改变,均一性也有很大改善.     

东北地区月气温序列的均一性检验和订正

本文采用惩罚最大T检验(PMT)方法,结合台站历史沿革信息,对东北地区129个气象站月最高气温和最低气温资料进行均一性检验和订正,并与已有均一化数据集(CHHT)进行对比分析。结果表明:气温的非均一性在空间上普遍存在,最高温和最低温分别检测出断点74个和94个,资料拼接和迁站是造成非均一性的重要因素。均一性检验和订正提高了东北地区最高气温和最低气温的空间一致性,线性趋势空间分布更加合理,订正之后变化趋势略有增加,年平均最高气温和最低气温分别由0.1和0.22℃·(10 a)~(-1)增至0.17和0.33℃·(10a)~(-1),与CHHT相比,两套数据时间相关系数在0.9以上,对东北地区气候长期演变趋势基本一致,东北地区年平均最高气温和最低气温均呈显著升温趋势,采用PMT得到的年平均最高气温和最低气温变化趋势较CHHT分别偏高0.05和0.03℃·(10 a)~(-1),在线性趋势空间分布上PMT均一化检验订正结果较CHHT略有改善。     

内蒙古气温序列均一性检验

通过构建参考序列、找出间断点、结果集成等步骤对内蒙古地区119个地面气象站逐日平均气温、逐日最高气温、逐日最低气温进行均一性检验。结果表明:内蒙古地区大部分地面气象站气温资料均一性状况良好;部分台站气温资料不均一的原因主要是受迁站影响,其次是观测站周围环境变化、观测仪器的更换以及观测标准的变更。不均一现象对最低气温影响较大,其次是平均气温,最高气温受影响相对最小。     

利用多模式对中国气温序列中不连续点的检测

发展了一种对元数据依赖程度较小的气候序列均一化思路,在缺乏元数据的基础上,采取3种不同的方法,对中国东南部地区年平均最高、最低气温序列进行了均一性检验;并对其中不连续的气温序列进行了订正.对比表明,订正后序列较订正前更为合理.在检验过程中发现,对于最低气温检验可以明显得出比最高气温更多的不连续点.为了进一步认识这个问题,对此进行了进一步分析,认为最低温度对变化更为敏感主要是由于其物理特征:最低温度一般出现在夜间,夜间大气较为稳定,因此一些变化(如仪器,迁站)可能引起明显的不连续现象,而最高气温往往出现在白天,因此大气混合比较充分,空间的均一性要明显强于最低温度.另外,热岛现象、台站密度等因素均是影响气温序列均一化的因素.     

多种均一性检验方法比较研究

气候资料的均一性检验对气候观测及变化研究有着重要作用。本文从四川省160个台站近50年气温资料中,选取具有连续观测记录的站点105个,综合SNHT(标准正态均一性检验)、Buishand检验、Pettitt检验、MASH(均一性序列多元分析)、TPR(二位相回归检验)和von Neumann比率法,对该省年平均气温进行均一性检验。结果表明有42个台站存在序列间断点,占40%;而不均一台站中,因迁站导致的有29个,更换仪器引起的有19个。对气温序列分年代统计发现不均一台站数目有增加的趋势,其中20世纪60—70和80—90年代不均一性均由台站迁移所致。评估不同检验方法的敏感度和适用性,发现SNHT法与Buishand法、Pettitt法检验结果相符率为48.6%,TPR法与其他方法相符率偏低,但该法不涉及邻近站是否均一,在分析中可做补充判断。参考四川省地形特征分析,SNHT法在盆地及山地台站的断点显露率最高,分别为67.6%和57.1%,漏检和误判较少;高原地区SNHT法和Buishand法显露率较高,其中Buishand法漏检和误判率最低。鉴于减小对元数据依赖度的均一化检验思路,应采用多种检验方法综合,有助于气候资料在区域气候变化研究中的有效利用。     

PMFT方法对我国年平均风速的均一性检验

利用惩罚最大F检验(PMFT)方法并结合详尽的台站历史沿革信息对我国701个气象观测台站年平均风速资料进行了均一性检验,结果表明该检验方法能够应用于对年平均风速资料进行均一性检验,我国年平均风速资料的不连续点主要集中在1～2个,已检验的701个台站中有61.3%的台站年平均风速序列是均一的,表明我国大部分台站风速资料均一性情况良好。仪器变化和台站迁移是引起年平均风速序列非均一性的主要原因,而仪器变化中的仪器换型是造成年平均风速序列非均一性的最重要原因。     

单站资料均一性对本地气候资料趋势结果的影响

选取乌鲁木齐自建站到2007年的平均气温、最高气温、最低气温、降水量等年值资料,用SNHT方法进行均一性检验及订正,并采用气候趋势系数进行订正前后的气候趋势对比分析发现,乌鲁木齐平均气温、最低气温、最高气温在1975年,降水量分别在1958年和1975年因迁站而引起了资料的非均一性变化,其中降水量对台站的搬迁变化更加敏感。平均气温值长期变化订正后比订正前增加趋势更加明显,变暖幅度比订正前增大了1/3,比同期中国平均增温速率明显偏大,比全球或半球同期平均增温速率也明显偏大。降水量值长期变化订正后比订正前的增加趋势有所减弱,增加幅度比订正前减少了近一半,用西郊机场近几年的资料进行对比,也验证了这种结果。     

南海海洋观测台站海表温度资料的均一性检验与订正

采用最大惩罚T检验（Penalized Maximum T Test,PMT）方法,结合海洋台站元数据信息,选取临近气象站做为参考站,对中国南海9个海洋观测台站月平均SST资料序列进行均一性检验,在充分考虑区域性气候变化因素的影响下,对检验结果进行气候合理性分析并对不连续点进行订正。结果表明:（1）通过多种数据的相关性比较和分析发现,临近气象站的气温资料序列是南海台站SST资料订正最优的参考序列;（2）平均每个海洋台站SST资料序列存在1~2个不连续点,其中站址变迁、仪器变更和环境变化对均一性的影响较大;（3）订正后的南海SST序列质量有大幅提高,表明南海SST具有更明显的增暖趋势。      

塔城地区气象（候）站温度的均一性检验

采用SNHT方法．结合台站历史沿革信息,对塔城地区气象（候）站1960--2006年的年平均温度、年平均最低温度序列进行均一性检验。结果表明,年平均温度资料质量基本可靠,站址迁移是引起年最低温度非均一性的主要原因：     

中国西北地区台站迁移对气候资料均一性影响的研究进展

随着全球变暖的趋势越来越明显,气候变化研究也成为最受关注的问题。均一化长序列数据是气候变化研究的基础。然而由于台站的迁移等因素,导致了资料序列中的非均一性,这种包含非气候因素变化的非均一性气候序列直接影响了气候研究的不确定性。本文在综述国内外地面气候资料均一性检验方法、地面气候资料非均一性产生的原因等进展的基础上,重点分析了中国西北地区台站迁移对气候资料均一性的影响,认为台站迁移是造成气候资料不均一性的主要因素之一,使研究结果不能正确反映气候的变化趋势;国外成熟的均一性检验和订正方法为我国西北地区地面台站迁移对气候资料均一性的影响研究提供了可借鉴的思路、方法和手段;以往关于我国西北部地区气候变化的研究较少考虑气候序列中存在的非均一问题,造成了研究结论的不确定性。因此有必要对我国西北地区经过台站迁移的台站进行均一化的检验和订正。     

2006-2015年上海嘉定区气温和降水非均匀分布特征分析

利用上海嘉定区2006-2015年9个自动气象观测站的逐小时观测资料,通过对气温和降水日变化差异、年变化特征、空间分布状况的分析,研究了该地区气温和降水时空非均匀性分布特征。研究结果表明：嘉定区气温和降水日变化存在局地差异和季节差异,日最高气温出现时间在四季中最为集中,而日最低气温出现时间则比较分散;年平均气温呈走低趋势,而年降水量从整体上来说却呈增加趋势;上海嘉定区东南角为气温高值区且降水量相对偏大,中部地区为降水量高值区且气温也相对偏高,而北部降水量偏少且气温偏低,表明嘉定区东南部和中部相对暖湿,而北部偏干冷;气温和降水的标准差空间分布差异大,表明上海嘉定区气温和降水的空间非均匀性特征显著。通过嘉定气温和降水的时空演变规律的揭示,有助于更好地认识小尺度局部区域气候特征,也能为准确认识该地区的极端事件、精细化天气预报及区域气象灾害风险评估提供更加科学的气候变化背景。     

黑龙江省年降水量和年平均气温序列均一性检验

采用SNHT方法和台站历史沿革信息对黑龙江省62个地面观测站1961～2006年年降水量和年平均气温序列进行了均一性检验。结果表明：台站迁移、仪器更换等是造成黑龙江省年降水量序列非均一性的主要原因;年平均气温序列非均一性主要是由于仪器更换、台站迁移、观测时制变化等原因引起。     

A New Method of Significance Testing for Correlation-Coefficient Fields and Its Application

Correlation-coefficient fields are widely used in short-term climate prediction research. The most frequently used significance test method for the correlation-coefficient field was proposed by Livezey, in which the number of significantcorrelation lattice(station) points on the correlation coherence map is used as the statistic. However, the method is based on two assumptions:(1) the spatial distribution of the lattice(station) points is uniform;and(2) there is no correlation between the physical quantities in the correlation-coefficient field. However, in reality, the above two assumptions are not valid.Therefore, we designed a more reasonable method for significance testing of the correlation-coefficient field. Specifically, a new statistic, the significant-correlation area, is introduced to eliminate the inhomogeneity of the grid(station)-point distribution, and an empirical Monte Carlo method is employed to eliminate the spatial correlation of the matrix.Subsequently, the new significance test was used for simultaneous correlation-coefficient fields between intensities of the atmospheric activity center in the Northern Hemisphere and temperature/precipitation in China. The results show that the new method is more reasonable than the Livezey method.     

Homogeneity assessment of a station climate series (1933–2005) in the Metropolitan Area of S?o Paulo: instruments change and urbanization effects

This work assessed homogeneity of the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences (IAG) weather station climate series, using various statistical techniques. The record from this target station is one of the longest in Brazil, having commenced in 1933 with observations of precipitation, and temperatures and other variables later in 1936. Thus, it is one of the few stations in Brazil with enough data for long-term climate variability and climate change studies. There is, however, a possibility that its data may have been contaminated by some artifacts over time. Admittedly, there was an intervention on the observations in 1958, with the replacement of instruments, for which the size of impact has not been yet evaluated. The station transformed in the course of time from rural to urban, and this may also have influenced homogeneity of the observations and makes the station less representative for climate studies over larger spatial scales. Homogeneity of the target station was assessed applying both absolute, or single station tests, and tests relatively to regional climate, in annual scale, regarding daily precipitation, relative humidity, maximum (TMax), minimum (TMin), and wet bulb temperatures. Among these quantities, only precipitation does not exhibit any inhomogeneity. A clear signal of change of instruments in 1958 was detected in the TMax and relative humidity data, the latter certainly because of its strong dependence on temperature. This signal is not very clear in TMin, but it presents non-climatic discontinuities around 1953 and around 1970. A significant homogeneity break is found around 1990 for TMax and wet bulb temperature. The discontinuities detected after 1958 may have been caused by urbanization, as the observed warming trend in the station is considerably greater than that corresponding to regional climate.     

近50年秦岭南北不均匀增温及对城市化响应

根据1961—2012年陕西省均一化气温数据分析了秦岭南北两侧平均气温、最高气温、最低气温的年、季节变化特征,结果表明:秦岭南北两侧年平均气温、最高气温和最低气温均呈增加趋势,增加幅度南北分布不均,北麓温度增幅较南麓显著;气温季节变化存在一定差异,平均气温在春季和冬季增温显著,最高气温在春季增温显著,最低气温在冬季增温显著,秦岭南北两侧春季、秋季气温日较差变大,冬季和夏季气温日较差变小。为了进一步明确气温变化的原因,结合DMSP (defense mete-orological satellite program)/OLS (operational lines-can system) 数据将秦岭南北两侧分为5个区域,分别计算每个区域内城市化对气温变化的影响以及城市化影响的贡献率表明:秦岭北麓城市化过程较秦岭南麓快,城市化发展的差异,导致了城市化对秦岭南北两侧温度影响的不均匀性,秦岭北麓气温变化受城市化影响程度明显高于秦岭南麓,影响主要以平均气温和最低气温为主,城市化发展的差异加剧了秦岭南北两侧气温变化的非均匀性。     

用Bivariate-Test方法分析温度资料的不均一性

Ｂｉｖａｒｉａｔｅ－Ｔｅｓｔ方法（以下简称Ｂ－Ｔ方法）是一种基于二维正态分布随机矢量的假设检验方法，可以在一个分量的均值不改变的前提下，检验另一分量的均值有无改变。一些气象研究工作者最早用这种方法来分析年降水量的均一性。从温度资料不均一性产生的原因看，一般可分为两类：突变型不均一及渐变型不均一。对两种类型的不均一性，我们分别推导了理想情形下Ｂ－Ｔ方法的检验结果．并用随机试验的方法分析了检验结果对资料的敏感性。以上两方面的结果表明。渐变型及突变型不均一分别对应明显不同的Ｂ－Ｔ检验结果，在实际分析中这种差异可以用来定性判断不均一性的类型。东北区２０站３０年年平均温度资料的试算结果表明，有７站资料不能通过信度９５％的Ｂ－Ｔ检验，有３站资料不能通过信度９０％的Ｂ－Ｔ检验。其中有４个站的检验结果与理想情形下渐变型不均一的检验结果相似，有４个站的检验结果与理想情形下突变型不均一的检验结果相似。有一个站存在个别点的资料错误，有一个站可能有一次以上的不均一性发生。计算结果也表明，尽管Ｂ－Ｔ方法按照理论推导只是用来检测资料的不均一性，但对个别点上的资料质量问题也有一定的检测效果。     

临河气象观测站迁移对气象要素的影响分析

文章通过对内蒙古巴彦淖尔市临河地面气象观测站迁移前、后4a的自动气象站观测要素对比分析,得出临河迁站前、后气象要素存在明显的差异:新站的年、月平均气温比旧站低、相对湿度比旧站高、风速比旧站大。旧站的观测资料仅代表城市中心局部气候状况,已经不能较好的反映本地区的气候特点;而新站则较好的反映了临河地区城郊大范围的天气气候状况。同时分析了新、旧站各气象要素差值的形成原因,期望为天气预报、气候评价、气象服务等提供数据参考。