中国地面月气候资料质量控制方法的研究

由于气象台站信息变化以及观测规范的频繁变动, 使中国地面气象资料序列比较复杂。该文在分析中国地面历史气象资料中可能存在的非均一性和错误性、研究月气候资料序列存在的可能分布状态的基础上, 提出了中国地面月气候资料质量控制技术。通过分析认为, 中国地面月气候资料的质量控制, 应把下列3种方式结合起来, 进行综合质量检测:①把12个月的气候资料序列联合起来, 进行长时间连续性错误资料检测; ②把时间序列变换为接近正态分布的均一序列后, 进行时间域和空间域的奇异值检测; ③对检测出的连续性可疑资料和单个数据点的奇异值进行人工分析辨别。利用上述质量控制方法, 对1971—2000年中国地面700多基准基本站月统计气候资料进行了质量检查, 最后介绍了质量检查结果。     

河北保定气象站长序列气温资料缺测记录插补和非均一性订正

基于多源的气温月值资料,在数据整合和初步质量控制基础上,同时采用标准化序列法和多元线性回归法对河北保定气象站1913-2014 年月平均气温、最高气温和最低气温资料进行了插补。通过交叉检验法分析发现,标准化序列法插补得到的气温序列效果较好,并且气候统计特征与同区域周边站的研究结果更具一致性。利用惩罚最大F 检验（PMF）对插补后序列的均一性进行了检验,结果表明：通过插补得到的保定站百年气温月值序列的均一性相对较好,仅月平均最低气温序列存在2 个显著间断点,分别由同类型仪器的更换和台站迁移导致,研究中采用分位数匹配（QM）对其进行了订正,建立了保定站百年气温月值序列。通过与邻近单站及我国中东部区域均一化百年气温序列的综合对比显示,本文建立的保定站百年气温月值序列与邻近单站的相关性基本达到0.8 以上;从增暖趋势来看,保定站与中东部区域平均序列分别达0.121 ℃/10a、0.204 ℃/10a,基本在同一量级内：这一定程度上说明建立的保定站百年气温序列相对合理。     

延安国家基本站总辐射资料序列均一性分析

为了研究地面气象站环境变化对气象辐射资料序列均一性的影响程度,采用测站历史沿革资料,对延安国家基本气象站建站(1990年1月)至2015年12月的月、年总辐射平均曝辐量资料及周边参考站有密切关联的同期日照百分率,利用T检验法、F值检验法对资料序列进行均一性分析。结果显示,延安站总辐射资料呈正态分布。在显著性水平取值0.01时,2013年前后两段观测资料通过了T检验,即受迁站的影响不明显,两段资料属于同一序列,资料可合并统计,是均一的。在显著性水平取值0.05时,2013年9月、11月前后两组月平均曝辐量有显著差异,不能合并统计,但未对其余月份和年平均曝辐量观测资料造成影响。随着海拔高度的增加,延安站总辐射增加量的订正还有待于新站资料的序列增加,进一步研究。     

兰州站气候资料序列均一性的初步分析

气候资料的均一性是研究气候变化的前提条件。以兰州站为例,应用SNHT方法对该站的气候资料序列进行均一性检验,首先对降水、平均气温、最高气温、最低气温、平均风速和日照时数几个气象要素进行非均一性检验,然后根据历史台站沿革等元数据信息进行原因分析。结果表明,兰州站平均风速资料与其邻站相关系数低,未通过显著性检验。降水、气温、最高气温、最低气温、日照与邻站的相关系数都达到99％的显著水平,且都存在不均一性,其原因主要有台站的迁移、仪器的更换、统计方法的变化以及城市热岛效应等,完整详细的元数据信息是均一性研究的重要基础。     

资料

资料１９９５年８月５００ｋＰａ环流指数、环流特征且资料国家气候中。Ｃ气候预测室１９％年８月亚洲地区逐Ｂ５０ＯｈＰａ西风环流指数中央气象台中期预报科１９９５年８月５００回Ｐａ平均高度、涡度距平的球＠＃展开系数、振帽、位相国家气候中。０资料...     

海口永庄气候平均差值的订正分析

根据海口、永庄两站2006年1~12月对比观测气象资料进行分析,得出海拔高度和周围环境不同是形成海口与永庄两地气候差异的主要原因。利用两地气候平均差值与有关气象要素存在很好相关关系,应用回归法建立气候平均差值的订正方程。经检验,方程回归效果较好,因此,可利用气候平均差值订正方程将永庄站的气象资料订正到搬迁前等长序列,并求取各气候要素的各个时段历史平均值。     

月尺度气温可预报性对资料长度的依赖及可信度

利用全国518个站1960—2011年逐日气温观测资料和160个站1983—2012年月尺度气温客观预测数据,基于非线性局部Lyapunov指数和非线性误差增长理论,研究中国区域月尺度气温可预报性期限对资料序列长度的依赖性。结果表明:气温可预报性期限对资料序列的长度有一定程度的依赖性,在西北、东北及华中地区尤为明显。平均而言,45年的资料序列长度才能够得到稳定合理的可预报性期限。为了验证气温可预报期限计算结果的可信度,将月尺度气温的可预报性期限与客观气候预测方法的预报评分技巧进行对比,发现两者结果非常一致。其中,由观测资料得到的1月气温的可预报性期限明显低于7月,1月客观气候预测方法的预报评分技巧也明显低于7月,且1月 (7月) 预报评分的空间分布型与1月 (7月) 气温可预报性期限的空间分布型较为一致。因此,利用非线性局部Lyapunov指数和台站逐日观测资料分析气温的可预报性期限结果是可信的。     

资料

资料１９９５年２月５００ｈＰａ环流指数、环流特征量资料国家气候中。Ｃ气候预测室１９９５年２月亚洲地区逐日５００ｂＰａ西风环流指数中央气象台中期预报科１９９５年２月５００ｈＰａ平均高度、涡度距平的球函数展开系数、振幅、位相国家气象中。Ｃ资料室资料...     

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。     

喀什站高空温度资料均一性检验与订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的RHtest均一化检验方法,结合历史台站沿革信息对喀什站各标准等压面高空温度资料进行了均一性检验和分析。结果表明:850～300 hPa共6个层次的高空日温度观测资料序列完整性较好。08时100 hPa月平均温度的缺测率3%,完整性较差,20时100 hPa的完整性最差,缺测率高达11.44%,其他层次的完整性则较好。喀什站温度资料的非均一性主要是由于台站位置变动、观测仪器换型、观测规范变更和辐射误差订正方法的变化引起的。在订正过程中发现,为了保证订正序列的可信度,需要充分考虑到原始观测序列的缺测率。08时年温度序列的断点数量要明显多于20时,08时序列的订正率达到了85.71%,而20时仅有100 h Pa一条序列做了订正。     

自动观测替代人工观测对气象要素资料均一性的影响分析及订正

利用t检验法对青海省海西所属7个站气温、气压、相对湿度、平均风速、0~320cm地温年平均值序列进行显著性检验;在人工与自动观测资料对比差值分析的基础上,建立人工与自动观测要素间的回归方程,对年序列差异显著的要素进行回归订正和效果对比分析。结果表明,自动替换人工观测对海西7个站各气象要素年平均值序列均一性产生了不同程度的影响,多个站多个要素不连续;统计人工与自动观测要素资料月平均对比差值,用一元线性回归法进行订正,订正后的序列基本消除了自动观测替换人工观测的差异,实现了观测资料的均一性和延续性。      

资料

资料１９９５年９月５００ｈＰａ环流指数、环流特征量资料国家气候中心气候预测室１９９５年９月亚洲地区逐日５００ｈＰａ西风环流指数中央气象台中期预报科１９９５年９月５００ｈＰａ平均高度、涡度距平的球函数展开系数、振幅、位相国家气候中心资料...     

贵阳站气温均一性检验与订正

基于贵阳市辖区8个气象观测站近50a月平均气温资料,结合标准正态检验(SNHT)方法,判断出贵阳站气温存在非均一性.借助参考站历史资料序列,对贵阳站气温非均一性断点后的资料采用多元线性回归进行拟合订正,结果表明:贵阳站自2000年迁站后,气温观测值比迁站前低约1.4℃,该成果有助于在今后的气候业务及科研中更好的沿用贵阳站气温历史序列,也将使贵阳站气象要素资料能够在以后的年代里继续保持连续性.     

资料

资料１９９５年１１月５００ｈＰａ环流指数、环流特征量资料一国家气候中心气候预测室１９９５年１１月亚洲地区逐日５００ｈＰａ西风环流指数中央气象台中期预报科１９９５年１１月５００ｈＰａ平均高度、涡度距平的球函数展开系数、振幅、位相国家气候中心资料...     

资料

资料１９９６年１月５００ｈＰａ环流指数、环流特征量资料国家气候中心气候预测室１９９６年１月亚洲地区逐日５００ｋＰａ西风环流指数中央气象台中期预报科１９９６年１月５００ｈＰａ平均高度、涡度距平的球函数展开系数、振幅、位相国家气候中心资料...     

不同时间分辨率对气象要素月平均值统计的影响

通过我国12个国家基准气候站建站至2000年的气压、气温、相对湿度、风速每日4次与24次定时观测资料月平均值的差值、差值平均值、标准差的对比分析,研究不同时间分辨率统计的资料序列的均一性;在此基础上,对全国所有基准站建站至2000年气温历年月平均值进行统计,绘制了全国基准站建站至2000年气温4次与24次定时累年月平均值差值的平均值分布图,并做了初步分析.结果表明,采用两种不同时间分辨率统计气象要素月平均值会出现统计误差,气压、相对湿度、风速4次与24次定时观测资料月平均值偏差在观测精度之内,气温的差值超过了观测精度.我国绝大部分地区的气温4次定时观测资料要比24次观测资料统计的月平均值偏小0.1～0.3 ℃.在气候分析和气候变化研究中,必须考虑因不同时间分辨率统计气温月平均值引起的统计误差,排除非气候原因造成的影响.     

资料

资料１９９７年７月５００ｈＰａ环流指数、环流特征量资料国家气候中心气候预测室环流指数西太平洋副热带高压东亚槽极涡月平均候平均１２３４５６面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧ＩＺ７７７３９０７０５７９７７３地...     

英国CRU高分辨率格点资料揭示的20世纪中国气候变化

中国覆盖比较完整的台站观测始于1951年,1951年之前虽然有一些观测记录,但是残缺不全.所以要建立更长的气候序列就要吸收代用资料,但是代用资料可能与气候要素仅有一定程度的相关,不可能一一对应,因此应用代用资料重建的气候序列有一定的不确定性.英国East Anglia大学的Climatic Research Unit(简称CRU)通过整合已有的若干个知名数据库,重建了一套覆盖完整、高分辨率、且无缺测的月平均地表气候要素数据集,时间范围覆盖1901～2003年,空间为0.5°×0.5°经纬网格覆盖所有陆地.这套资料和中国已有的气候数据相比具有如下优点: 第一,中国西部20世纪前半期非常缺少观测,CRU资料尽管包含插值带来的误差,经比较仍可作为有一定信度的参考; 第二,中国现有的百年温度序列只是年或季分辨率,而CRU资料达到月分辨率; 第三,建立这个序列仅使用观测结果,做统计内插,不包括代用资料所带来的不确定性.因此,CRU的序列与用代用资料补充得到的序列在资料方面有较大不同,比较这两个序列,不仅可以进一步确认中国气候变化的特征,也可以彼此校正.结果表明:(1)CRU资料反映的全国年平均温度年际变化和考虑代用资料重建的序列吻合得很好,相关系数达到0.84;(2)区域尺度上,两者在10个典型分区的气温变率也相当一致,相关整体保持在0.8左右,仅新疆西南部和西藏西北部两者差异较大;(3)CRU资料揭示的中国年总降水量在1951～2000年的变化与160站观测吻合,相关系数达到0.93;(4)CRU资料的中国东部四季降水量和重建资料十分一致,秋季一致性最好,相关0.93;(5)CRU资料和重建的序列比较一致地表现出中国温度和降水年代际变化的主要特征,其给出的20世纪20年代中国大旱和20世纪40年代中国高温的空间分布与作者过去的结论相一致.这表明,作者过去重建的中国气候序列有比较大的可靠性,而CRU资料也提供了新的信息,特别是在20世纪前半期和中国西部.     

资料

资料１９９６年２月５００ｂＰａ环流指数、环流特征量资料国家气候中心气候预测室１９９６年２月亚洲地区逐日５００ｈＰａ西凤环流指数中央气象台中期预报科１９９６年２月５００ｈＰａ平均高度、涡度距平的球函数展开系数、振幅、位相国家气候中心资料$国家气候中心...     

乌鲁木齐逐月气温资料均一化检验和订正

选用1951-2008年乌鲁木齐市气象站逐月最高、最低及平均气温资料,用标准正态检验（SNHT）方法对逐月气温资料序列进行均一化检验,并选用差值法对因迁站引起的断点资料进行订正,检验结果显示,月气温序列断点所在的年份与年序列中检验出的断点基本相对应,即气温资料均在迁站距离较远的1975年产生了断点;各月的检验结果存在一定的差异,5-9月气温较高的月份资料受迁站的影响较大,而且产生了断点,并通过了0.05的显著性水平。用不同的权重比例对月序列进行订正,并选择累积距平方法对5-9月气温序列订正前后的变化趋势作了比较分析,发现订正前后趋势确有较显著的变化。