利用MSU序列研究高空大气温度变化的进展

美国NOAA卫星上搭载的微波大气探测仪MSU以及后续继承改进仪器AMSU,自1978年投入运行以来,已经积累了超过30年的全球大气温度的观测资料。近年来,国外学者通过仪器定标误差订正、卫星轨道衰减订正、观测时间差异导致的温度日变化订正、仪器间的相互定标处理等技术,发现并剔除了一些影响较大的非气候因素,提高了该序列资料的质量,并用于全球气候变化研究,特别是对流层和平流层近30年的温度变化研究,研究结果是对常规地面和探空资料分析结果的重要补充。本文对目前国际上3种常用的MSU序列资料集的定标误差、偏差订正和不同卫星上仪器观测序列的一致化处理方法进行了综合介绍,并比较分析了3种资料用于30年高空大气温度变化趋势分析的异同。     

气候变化研究使用气候资料受影响的可能性分析

通过对气候变化研究所要用到站点的地面气候资料在观测站点确定及在收集过程中可能受到的各种影响进行全面分析得出：进行气候变化的研究时,首先应评估站点的代表性范围以决定气候资料是否可用;其次应详尽了解站点的历史沿革资料,以便掌握气候资料在收集过程中其代表性是否发生变化;最后考察观测时期内气候资料是否具有均一性,以便考虑是否要对其作序列订正。     

江西省地面气象台站沿革及其对观测资料序列均一性的影响

介绍了江西省地面气象台站沿革情况,通过资料对比,分析了观测仪器、仪器安装高度和观测方法等的变化对观测资料序列均一性的影响。结果表明,气象台站历史沿革,特别是台站迁移以及观测仪器类型、仪器安装高度、观测时制的改变,直接影响观测记录的连续性和气候资料序列的均一性。研究认为,气象台站历史沿革信息,在检验、订正、分析气候资料序列时不可忽略。在使用历史资料时,应分析和判断台站沿革对气候资料序列均一性的影响。     

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。      

不同蒸发器之间蒸发量的换算关系分析

对巴彦淖尔市3个测站连续3年的小型蒸发器与E-601B型蒸发器非结冰期的对比观测数据进行统计和分析,利用回归分析法和比值法求得小型蒸发量订正公式,经试用,效果较为理想。为利用长序列、单站点的小型蒸发器观测资料使用提供了依据,对当地的气候研究和气象服务有重要意义。     

长江三角洲地区降水资料的均一性检验与订正试验

该文对1961—2002年我国长江三角洲地区36个地面观测站的年、月降水资料序列作均一性检验和订正试验, 以探讨我国年、月降水气候观测序列的均一化方法和思路。该文首先从与待检台站序列相关性较好、台站距离较近的台站中选取了若干站点作为待检台站的参考台站建立参考序列, 采用传统的标准正态检验 (SNHT) 方法, 对所研究的地区年降水的均一性进行了检验。检验结果显示, 该地区降水序列中存在非均一性现象。考虑到所选地区站点密度仍然不够, 文中还采用了一种不依赖于参考台站的思路, 对上述检验结果进行了进一步确认后, 最后对不连续序列进行了逐月订正调整。对比分析表明, 对序列的订正较为合理。在已有的研究基础上, 结合我国台站网络实际特点, 提出结合不同思路来研究我国降水量数据均一性是必要的和可行的, 应用该思路对于我国降水序列进行均一性研究具有一定的合理性和应用前景。     

地面气候资料序列均一性检验与订正系统

采用国内外常用的几种气候序列均一性检验与订正方法,研制了气候序列均一性检验与订正系统,用于检验地面测站由于迁站、仪器变更、环境恶化等因素造成气候序列的非均一性,并进行订正.使用该系统对浙江省地面36个测站的年平均温度、年平均风速及年降水量序列进行了均一性检验,效果较好.     

中国地面相对湿度非均一性检验及订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的PMTred和PMFT方法,选取均一的邻近站为参考站,使用相关系数权重平均构建参考序列,结合元数据信息,对1951-2014年中国2400多个国家级地面站月平均相对湿度进行了非均一性检验与订正,并分析了造成相对湿度序列非均一的主要原因。结果表明,中国地面相对湿度资料存在较严重的非均一问题,68%的台站存在断点,人工观测转自动观测、迁站和时次变化是造成序列非均一的主要原因。整套资料负订正量所占比例较高,订正范围主要集中在-5%～0之间,这种负订正量与人工转自动观测后相对湿度观测值偏低有密切关系。这也使得订正后中国平均相对湿度趋势与订正前存在明显差异,订正前中国平均相对湿度呈下降趋势,订正后相对湿度没有趋势性变化。     

广东省能见度自动观测系统资料评估分析与订正

利用广东省能见度自动观测系统22个站点2011年的人工观测和自动观测的能见度资料,分析了人工观测与自动观测的能见度资料的相关系数、均方根误差等,并对自动观测资料进行了订正。分析结果显示:人工观测与自动观测能见度的分布大致相同,表现为沿海的能见度高于内陆,粤东高于粤西,主要低能见度区域集中在珠江三角洲和粤西的内陆地区;自动观测能见度的准确性主要受到仪器工作原理局限性、气溶胶类型和气象条件的影响。对能见度自动观测资料订正结果显示:订正后,在低能见度时,大部分站点的均方根误差在3km以内;在高能见度时,大部分站点均方根误差在8km以内,平均为6km左右。利用统计方法对器测能见度值作数据订正,能有效减小测量误差,使能见度自动观测系统能基本满足能见度自动化观测需要,特别是低能见度事件的服务需求。     

气象台站历史沿革信息及其对观测资料序列均一性影响的初步分析

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。文章介绍了气象台站历史沿革信息的基本内容及我国气象台站变动的基本情况, 通过对气象观测资料比较分析, 说明台站迁移、环境变化、观测仪器类型以及观测时制改变, 直接影响到观测记录的比较性和连续性, 对长年代气候资料序列的均一性也有不同程度的影响。     

用高度订正方法确定区域自动气象站气候界限值

广西区域自动气象站建站的时间最长不到7年,大部分站点分布在不同高度的丘陵,因资料时间序列短,利用本站资料直接统计气候界限值,无法真实代表本站的气候界限值范围.为此,引入高度差订正来解决这个问题.先选取与之临近的国家气象站点作为参考站,统计出参考站点的气候界限值,再根据气温、气压、风速随高度变化的相关规律,对参考站的气候界限值进行高度订正,得出区域自动气象站点的气候界限值,经过比较,通过高度差订正后,各要素的气候界限值更具有代表性和可用性.该方法的统计值已在广西区域自动气象站实时数据质量控制系统中使用,取得很好的效果.     

三峡库区气压资料的不均一性检验及订正

利用RHtestV2软件包,对三峡库区逐月气压气候序列进行了均一性检验并做了初步订正。发现RHtestV2软件包对大部分台站都能基本检验出与元数据资料中给出的迁站信息基本一致或接近的不均一或突变出现的时间,同时,也能合理地订正逐月气压气候序列,这有利于进行气候变化研究以及分析水库蓄水后的局地气候效应。对有平行观测资料的秭归站,对用差值法和用RHtestV2软件包订正的气压序列做了对比,可以看出两种方法订正后的结果比较接近,都能合理地对气压气候序列进行订正。     

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。     

近50年中国降水序列均一性检验与订正研究

选取中国近50年(1951～2004年)月降水资料中具有连续观测20年以上记录的681个台站资料,通过对各站年代际分量的EOF分析及North判别检验,结合标准正态检验(SNHT)方法,发现所检站点中约有4%的台站降水序列存在非均一性.利用比值法对非均一降水序列进行了订正,结果表明对年降水序列的订正量在-3%～7%之间.必须注意的是,由于我国现有台站观测网的密度不够,影响了对非均一降水序列的订正精度.     

五台山站历史气候资料的均一性分析

以山西五台山地面观测站为例,对建站(1957年1月)至2005年的年、季节平均气温、最高和最低气温、相对湿度和降水观测资料序列作均一性分析,结合历史沿革变化(包括迁站、仪器变化和观测业务改变等),得出这些因素对不同气候要素均一性的影响情况.从与该站不同要素序列相关性较好、水平距离最近的台站中选取若干站点作为待检台站的参考台站建立了各自的参考序列作为均一性检查的对比序列,采用国际上应用较为广泛的标准正态检验(SNHT)方法分别对各种要素进行了统计学检验.对统计方法得到的不连续点(不均一性产生年份)进行了总结分析,发现台站迁移对于温度、相对湿度观测序列的均一性带来的影响非常明显,其中对最高气温序列影响最为显著,达到5.5℃.深入分析还表明,迁址对各要素的影响程度各有区别:对相对湿度的年均和春季序列也产生了较为明显的非均一性,而对降水量的影响则并不显著.综合分析表明,常用观测要素的均一性检验和订正是局地气候变化检测的基础环节,但不同要素的均一性受到各种因素影响的表现程度各不相同,需要加以区别和深入研究.     

安顺站气温资料的均一性检验

以安顺地面观测站为例,利用1961-2006年年平均气温观测资料,从与该站年平均气温要素序列相关性较好、海拔高度相近、水平距离较近的台站中选取5个站点作为待检台站的参考台站,建立了均一性检验的原始序列,采用国际上应用较为广泛的标准正态检验(SNHT)方法对气温要素进行了统计学检验.结果表明,台站迁移对于温度观测序列的均一性带来的影响非常明显,在此结论上,对该站迁移后的月平均气温资料进行订正处理,使得能够更好的反映气候的真实变化.     

中美半干旱区长期地表通量序列的构建及检验

基于中美半干旱区8个野外试验站点2003—2008年的观测数据,选择最小二乘法线性拟合、多项式拟合、以及双重回归拟合等方法,对NCEP再分析数据集的地表通量数据进行了系统的检验和订正。结果表明,对于日平均值,拟合订正效果相对较差,仅部分站点的土壤含水量以及地表感热和潜热通量可以使用曲线拟合的方法得以改进。对月平均值,3种方案都有不同程度的订正改进效果,订正的序列还原了数据的季节变化趋势。在此基础上,综合线性回归和曲线拟合两种方法的优势,最大程度地还原资料的线性趋势,并减小因截断误差造成的信息损失,构建了中美半干旱区长期的地表通量数据序列。所构建的半干旱区长期地表通量序列也为深入认识中美半干旱区陆气相互作用的基本特征以及模式结果验证,提供了宝贵的基础数据。     

青海省历史气候资料迁站资料的均一化处理

针对青海省气象台站迁移引起的历史气候资料序列不均一问题,通过建立参考序列的方法,对1961年以来有过迁站记录台站迁站年份以前月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温以及月降水量历史序列作了订正处理,并将全省2003年以前人工观测资料与2004年以后自动粘资料的上述要素做了衔接,以使气候资料序列能够真实反映气候变化的客观事实,为气候业务和科研工作提供基础依据。     

气温长期演变趋势中城市化的可能影响

利用兰州、上海及其周围站点的１月和年平均气温资料，通过对比，分析了城市化对气温长度演变趋势的影响。结果表明在区域性气候增暖过程中，城市化的影响是不可忽略的。     

第八讲 山区气候考察资料的订正方法和分析方法(一)

山区气候考察属于短期考察,通常只在一年的个别月分(如1、7月)进行,观测时间多数不超过一个月,甚至更短。这些考察资料序列是一种超短序列。如何把这些超短序列的气象要素平均值订正、延长至长时期,并能与长年气象站资料进行比较,显然是山区气候资料整理、分析甲的一项十分重要的基础性工作。 关于气候资料的超短序列订正问题,在国外曾做过一些研究,主要是平均气温的订