西安观测站长序列气温资料缺测记录插补和非均一性检验

以西安观测站1971—2013年日平均气温、最高气温和最低气温序列为研究对象,利用标准序列法和多元线性回归法进行插补实验,计算插补值与实测值的平均误差、平均绝对误差、均方根误差和插补值与实测值误差在0.5℃以内的样本比例,对比分析两种插值方法的相对优劣。结果表明：多元线性回归法插补得到的气温序列效果好于标准序列法,并且气候趋势特征与实际观测值序列更具一致性。采用t检验法、惩罚最大T检验（PMTT）、惩罚最大F检验（PMFT）对西安站1951—2020年平均气温序列的均一性进行检验。依据台站历史沿革数据进行的t检验,在6次台站历史沿革变化中,只有2次造成了年平均气温和年平均最高气温序列间断,分别由观测时次增加和仪器换型导致;年平均最低气温有4次出现间断,分别由台站站址迁移、观测时次增加、仪器换型、缺测值插补造成。PMTT和PMFT检测中发现的4次间断点因无元数据支持,认为属于合理间断点,这2种方法均未检测出因缺测值插补引起的间断点,一定程度上说明采用多元线性回归法对缺测值插补得到的西安站1951—2020年气温序列相对合理,气温序列的均一性较好。     

中国降水序列均一性研究及对比分析

文章采用全国2415个站1951-2009年逐日降水量资料,采用标准正态均一性检验（SNHT）方法对年序列进行均一性检测,得到存在不连续的断点的站点数为114个,占所有检测站点数的4．72％;对其中70个与对比站相关系数在0．7以上断点的逐年、逐月和逐日降水序列进行了订正：分析发现,订正对冬季降水序列的影响比对夏季序列要大。将订正前后资料按不同的条件分为山区、台站稀疏地区等进行了分析比较,发现订正前后降水序列的变差系数各站差别不大,说明订正的结果是可信的;降水距平对比分析结果表明,多数台站订正前后值差异很小,台站稀疏地区亦是如此,山区站降水量订正前后值差异略大;对均一化前后降水序列趋势分析结果表明,序列趋势增减并不大,多数增减值占原值的比例在10％以下,年及绝大多数月份降水序列订正前后趋势的增减符号是一致的,台站稀疏地区亦是如此,山区站趋势增减幅度略大,即山区迁站对降水量趋势影响较大,但总体上并没有影响到趋势的显著性。     

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.     

谈谈怎样进行资料插补订正

《一九五一至一九八○年全国地面基本气候资料统计方法》(以下简称《统计方法》)规定,全国统一对旬、月平均气温,旬、月降水量共4项作资料插补订正。其他项目(站点)是否作插补订正,各省自定。我省要求各站对旬、月平均气温和降水最缺测资料都要作插补订正。     

1880-2020年安徽芜湖气温长序列构建及年代际特征

完整的百年气温长序列是气候变化分析的基础,局地百年气温变化既有共性,也存在一定的差异。本文利用1880—1937年、1952—2020年安徽芜湖站气温观测资料和1901—2020年英国东英吉利大学气候研究中心（Climatic Research Unit,CRU）格点气温资料,首先对芜湖站气温观测资料进行检验和订正。在此基础上,采用多元逐步回归分析方法,构建芜湖站1880—2020年月平均气温序列,并统计分析气温的年代际变化特征。结果表明：差值和均一化订正进一步提高了芜湖站1880—1937年月平均气温观测数据质量。用1901—1937年、1953—2020年观测的月平均气温和1901—2020年CRU格点气温拟合的两套气温平均值插补,能够更好地反映芜湖站1938—1951年月平均气温的变化。近140 a来,芜湖春、夏、冬季增温显著,春季气温增幅最明显,而秋季增温趋势不显著;各季节均存在冷暖交替的年代际变化特征,但近20 a增温有所停滞,且存在40～50 a、20～30 a的周期变化。     

洞庭湖区近百年降水序列构建及其变化特征

采用统计方法结合气象台站历史沿革信息,对1910—2010年洞庭湖区逐月降水量观测资料进行均一化处理,并利用洞庭湖周边气象台站资料对洞庭湖区1951年以前缺测的降水资料进行插补,构成完整均一的降水序列。在此基础上,构建洞庭湖区近百年降水序列并分析其变化特征。结果表明：1910—2010年洞庭湖区年及春、夏、秋三季降水量的变化趋势不显著,冬季降水量呈显著上升的趋势;年降水量存在准3、6、8 a和20 a等多时间尺度的振荡周期;小波分析显示,近百年洞庭湖区年降水量和冬季降水量均存在显著增多的突变。     

新疆太阳总辐射资料的均一性检验与气候学估算式的再探讨

参照新疆105个气象台站＂元数据＂,在对12个辐射站逐月日照百分率与月总辐射资料序列进行质量控制检验的基础上,对无效值与缺测值进行了插补订正,继而以Potter非均一性客观检验方法对资料序列进行了非均一性检测,同时以SNTH方法对产生间断的序列进行了相应的非均一化订正。在均一化的月总辐射与月日照百分率资料序列基础上,探...     

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。     

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。     

1905—2018年浙江地温序列构建及其变化特征

基于通过RHtest方法检验订正的浙江68个气象台站1951—2018年0 cm、20 cm月平均地温、月平均气温观测资料和杭州、温州站百年气温资料,利用局部台站观测值全局修正(GAoSV)方法建立浙江1905—2018年年平均0 cm和20 cm地温序列,采用气候倾向率、低通滤波、小波分析、M-K检验等气候统计诊断方...     

中国60城市站1901—2019年日降水数据集的构建

近年来中国区域降水的极端化问题得到学术界的广泛关注,有关研究也获得了大量成果。但是,目前国内外常用的高分辨率降水资料序列多从1951年左右开始,普遍缺少20世纪早期中国的逐日降水资料,对于近一百多年中国极端降水变化特征及其机理,目前还不清楚。基于多来源的1901—1950年原始观测报表数字化逐日降水资料,补充先前未录入的“无降水”和缺测数据,研发质量控制方案并开展质量控制,补充录入检出的缺失和错误数据并再次质控,结合1951年以来的现代降水日值资料,建立中国60个城市站1901—2019年降水日值数据集。数据集评估结果显示,早期中国东部地区的台站较为密集,数据完整性和正确性较好,但中国西部的台站数量少且完整性和正确性偏低。本数据集构建的年总降水量累积值序列与已有的月降水量数据基本一致。基于该数据集,研究发现重庆站近百年来的降水未出现显著的趋势性变化。该数据集使后续分析研究中国极端降水的百年尺度长期变化特征成为可能。     

华北各区夏季降水年际和年代际变化的地域性特征

利用１９５１￣１９９７年华北地区２６个测站的６￣８月降水量资料,分析了上夏季降水标准差的窨分布和降水距平百分率年际和年代际变化的地域性特征。在此基础上,根据各站降水标准差和旱涝的一致性,对华北夏季降水异常进行分区,研究了各区降水长期变化的趋势及其阶段性和跃变的特征。最后,探讨了华北地区目前这个少雨期何时结束的问题。     

The cyclical nature of seasonal precipitation in Pomerania in the period 1951-2010

The aim of the present paper is to detect recurring fluctuations in the course of annual and seasonal total precipitation in Pomerania. The basic material consisted of monthly sums of atmospheric precipitation obtained from 11 IMGW weather stations from 1951-2010. The analysis comprised both annual and seasonal precipitation recorded in spring (March-May), summer (June-August), autumn (September-November), and winter (December-February). The results of spectral analysis obtained using module functional series revealed a significant cyclical nature of rainfall occurrence. Annual and seasonal total precipitation recorded at 11 stations representative for Pomerania that occurred in the period 1951-2010, have cycles of variable length, i.e., 10-year period for annual sums, 30-year period for autumn, and quasi 7-year period for winter sums. However, the detected cyclical elements differed depending on the station, and their lengths varied greatly depending on the season: approximately from 6 to 30 years. The greatest variability in cyclicality was recorded in summer precipitation, whereas during the calendar spring the changes in total precipitation recorded at most of the hstations in periods of the same length.     

近60年中国不同区域降水的气候变化特征

利用1951-2009年中国503站日降水量资料,研究了我国各季各地区降水年代际变化的特征,并分析了其对我国干旱演变的影响。结果表明：近60年来我国各区域年平均降水量大多为减少趋势,其中华北、西南地区减少明显;各地区秋季降水偏少的趋势最为显著,可能是导致秋季干旱增多以及秋冬连季干旱频繁的主要原因。2000年以后北方夏季降水呈减少趋势,其中华北夏季降水明显减少,而冬季降水趋于增加,南方秋季降水减少明显,而春季降水增多。云南等西南地区秋冬春连旱偏多的原因之一可能与孟加拉湾季风结束偏早有关。     

部分地面要素历史基础气象资料质量检测

为深入了解地面基础气象资料中存在的问题,进一步提高资料质量,综合利用国家级和省级气象资料部门存储的1951—2009年2474个国家级地面气象站观测的气温、气压、水汽压、相对湿度、风向、风速、降水量7种要素信息化基础数据,检测并分析了数据中存在的问题。结果显示:国家级和省级气象部门存储的资料中均存在大量与实际观测数据不符的信息化问题,包括资料的替代问题、要素数据类似缺测问题以及数据录入错误等;还存在国家级和省级气象部门保存的基准基本站资料不一致现象,包括资料序列长短不同、对外服务时提供自动还是人工观测数据不一致、更正不同步造成的数据不同等。该文针对上述资料问题给出了详细的检测方法及检测结果。为了确保数据的正确性,有必要在此次数据质量检测经验的基础上,对所有历史月报数据文件中的所有要素观测值进行彻底检测与更正。     

1951—2007年华北地区夏季气温变化特征

利用1951—2007年月平均气温资料和NCEP/NCAR1951年1月—2007年12月500 hPa高度场再分析资料,统计近57 a华北地区29个台站逐年夏季气温值,运用EOF、REOF、趋势分析、Morlet小波分析、M-K突变检验及相关分析等对华北夏季气温的时空分布及其成因进行分析。结果表明：近57 a华北地区29站平均气温的空间差异较大;一致性特征是华北地区夏季气温的最主要的空间模态,在此基础上,第2种空间模态还显示出了华北地区夏季气温的南北差异;华北地区夏季气温可分为环渤海型、南方型、东北型及西部型4个主要的空间分型;近57 a来华北地区夏季气温各分区的周期振荡不完全一致,但都存在着一个准18 a的周期;20世纪90年代前中期,华北地区除Ⅱ区外,其他三区都存在着一个突变点,在突变点之后,出现了5个气温大值年,即酷暑年。我国华北地区夏季酷暑成因：从500hPa环流场来看,在欧亚中高纬地区,存在显著的正负距平相间的波列,其中最大正距平中心位于蒙古地区,说明东亚中纬度地区西风带位势高度场异常偏高,有利于引导西太平洋副热带高压北上,造成华北夏季气温升高;从我国华北地区汛期降水距平场来看,汛期降水偏少,也会导致华北夏季的酷暑天气。     

河南省和中国夏季降水类型差异分析

利用河南省1951－1999年38个站点的降水资料，分析了河南省夏季降水距平百分率空间分布，并用EOF对雨量进行分解，同时归类合成，给出了河南省的6种雨型，在此基础上，对比分析了中国雨型和河南省雨型之间的差异。     

1998年长江流域特大洪水的降水分析

利用长江流域 (102°E以东) 125个站的实测降水资料, 分析了1998年夏季长江流域降水的时空分布和气候统计特征, 并与历史同期进行了比较, 特别是和1931、1954年等特大洪水年份进行了较全面的对比.结果表明, 1998年夏季长江流域的强降水主要分为4个时段; 总降水量的分布成不对称的鞍型场; 上、中、下游地区异常频繁的、特别集中的强降水是造成长江持续高水位和特大洪涝灾害的最主要原因.     

1960—2010年中国南方地区夏季旱涝时空分布特征

基于1960—2010年中国南方地区51 a降水资料,进行Z指数变换,再利用降水距平场作REOF分区,并分别对各区域代表站点Z指数序列作线性趋势分析和M-K分析及Morlet小波分析。结果表明：中国南方5个分区岳阳站、广州站、丽水站、信阳站和巢湖站5个典型站点的年际及年代际波动幅度都比较明显,但均呈由干变湿的趋势。且5个站点分别在1973、1993、1992、2002年和1979年发生突变,突变后UF一直呈上升趋势,总体均由干变湿5,个分区旱涝异常具有相对一致的性质。中国南方地区夏季降水具有多时间尺度振荡的特点,存在2—3 a和5—6 a的周期。     

Development of a Self-Recording Per-Minute Precipitation Dataset for China

The establishment of self-recording precipitation observation systems in China began in 1951, and strips of self-recording precipitation graph paper have been archived since then. More than 9 million sheets of self-recording graph paper from 2253 stations in 31 provinces have been digitized by using image scanning and curve extraction technology. Format specification and quality control have been applied to the digitized data, and the China Surface Self-Recording Per-Minute Precipitation Dataset(V1.0) has been developed. The integrity and accuracy of this dataset are evaluated. This is the first attempt in China to establish a per-minute precipitation dataset that covers the period from1951 to present. Preliminary evaluation reveals that the station density is high and the data continuity is good in most areas of China. However, the integrity of stations in some areas of western China is relatively poor. The availability rate and accuracy rate in summer are higher than 99% at most stations, with the overall availability and accuracy rates reaching as much as 99.42% and 99.22%, respectively.