互助站迁站前后气温序列均一性检验及订正

气象台站的迁移常导致气候序列的非均一性。本文对互助站迁站前后气温序列作均一性检验及订正。采用t检验和SNHT法,对互助站迁站前后的气温序列进行均一性检验,结果表明站址迁移对互助站温度序列均一性的影响非常显著。对差值法、一元线性回归、逐步多元线性回归以及确立订正方程式的参考站平行资料年限对互助站气温序列订正效果进行分析,结果表明用参考站15年平行观测资料建立的逐步多元线性回归订正效果较好。用逐步多元线性回归法对互助站迁站前的气温序列进行订正,经订正后互助站气候倾向率为0.31℃/10a,消除了序列的不均一现象。     

均一化气温资料与观测资料的对比分析

本文使用"中国均一化历史资料气温数据集(CHHT)(1951～2004)(1.0版本)"的订正后均一化气温资料,以哈尔滨站为例,初步进行了均一化气温资料与观测资料的对比分析.分析表明,均一化气温资料与观测资料是有明显差异的,差异主要表现在平均气温的变化趋势和数值上,尤其冬季平均气温差异明显.但其原因有待深人分析.气温的均一化订正不会对资料序列的方差产生明显影响.在进行气候研究和分析工作中应建议使用均一化资料序列.     

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。     

GFS模式地形高度偏差对地面2 m气温预报的影响

利用2016年1月1日—12月31日全球预报系统(GFS,Global Forecasting System)1～5 d的2 m气温预报资料,以及同期中国地面气象站2 m气温观测资料,研究模式地形高度偏差对地面2 m气温预报的影响。结果表明,较大模式地形高度偏差可严重影响2 m气温模式预报性能,导致较大预报误差。随着模式预报时效延长,2 m气温预报均方根误差也略有增加。比较模式地形高度偏差和预报时效对于模式预报性能的影响,发现模式地形高度偏差对于模式预报效果的影响更加显著。两种地形订正方案,即不做温度垂直订正的线性回归以及对温度进行垂直订正的线性回归都能显著减小2 m气温模式预报的误差,后者的订正效果更好。     

分位数调整法在北京动力降尺度模拟订正中的适用性评估

基于分位数调整法对变网格模式LMDZ4在中国区域进行动力降尺度模拟的北京日平均气温和降水结果进行了统计误差订正。订正后的日平均气温在年循环、平均值和频率等方面均十分接近观测值,全年平均气温偏差由-1.2℃降至-0.4℃。降水的订正过程较气温更加复杂,首先对降水日数进行订正,以消除模式产生的虚假微量降水,订正后降水日数误差由61.5%降至3.7%。此外,分位数调整法可有效订正中小型与极端降水的频率和强度,订正后全年降水误差由0.28 mm/d降至0.07 mm/d。订正后最大降水月为7月,与观测一致,消除了冬季的虚假极端降水。分位数调整法无论是对气温还是降水,其订正效果都存在明显的季节性差异。日平均气温的订正在冬、夏季要优于春、秋季,对极端高、低气温的订正更加显著。该统计误差订正方法不仅有效消除了气候平均值的漂移,同时对极值也有一定改善,是一种相对完善的订正方案。分位数调整法也存在一定的不确定性,订正效果受观测资料和模式模拟能力影响较大。     

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。     

人工与遥测气温观测资料的对比

地面气象观测中气温测量仪器改变后,不同仪器的观测值存在一些差异。通过对广州和增城两个台站用不同仪器测得的气温资料进行对比分析,指出存在的这些差异的主要原因及合并使用不同仪器的气温记录时应对其中之一组数据进行订正,最后给出了一种订正方法。     

误差订正在辽宁地区冬季温度预报中的应用

利用7d固定误差订正和滑动误差订正方法对2014年冬季辽宁地区中尺度业务模式2m温度预报产品插值结果进行订正,并将订正结果与中央气象台MOS预报进行对比,分析MOS、7d固定误差订正和滑动误差订正3种数值模式后处理方法对辽宁地区冬季温度预报准确率的影响。结果表明:经过两种误差订正后的预报结果准确率均比数值模式预报插值结果高,滑动误差订正效果优于7d固定误差订正;24h最高气温预报中,滑动误差订正结果的准确率最高;最低气温预报中,08时滑动误差订正结果准确率高于中央气象台MOS预报,但20时滑动误差订正结果准确率低于MOS预报。滑动误差订正需1—15d的资料积累,比MOS方法所需资料少且操作简单,适合观测资料积累少的地区开展数值模式的温度订正。     

甘肃康乐县气象站迁移前后气温对比分析

利用2012年气温要素逐日资料,对甘肃省康乐县气象观测站新旧站址同期气温观测资料进行对比分析。发现2站之间气温存在明显负温差,旧测站各月平均气温、最高气温、最低气温均高于新测站,且最低气温相差最大,说明旧测站城市热岛效应明显,城市热岛效应以提升最低气温减小气温日较差方式来提高旧测站的气温;新旧测站气温之间存在极显著的线性正相关关系,可建立新旧测站之间气温线性回归订正方程,订正后的新旧测站气温要素基本重合。     

华北地区地表气温观测中城镇化影响的检测和订正

根据人口资料和台站位置将华北地区282个国家基本、基准站和一般气候站分为乡村站、小城市站、中等城市站、大城市站和特大城市站5个级别,用经过均一性检验和订正的平均气温资料分别讨论了各级城市站热岛效应对地面气温趋势的影响,发现人口为5×105～1×106的大城市站受到城市化影响最大,40年热岛增温达到0.64℃.作者还分析了华北地区城市化对国家基本、基准站1961～2000年期间观测的平均气温变化趋势的影响,结果表明,由热岛效应引起的国家基本、基准站年平均气温增暖为0.11℃/10 a,对这个时期全部增温的贡献达到37.9%.目前根据国家基本、基准站资料建立的区域和全国平均气温序列在很大程度上仍保留了城市化的影响.作者进一步对华北地区1961～2000年根据国家基本、基准站资料建立的区域年平均气温序列进行了订正,订正后气温线性趋势由0.29℃/10 a降低为0.18℃/10 a.消除城市化影响,研究时段内华北地区年平均地面气温线性增加值为0.72℃.     

辽宁地区ECMWF模式气温预报检验及误差订正研究

利用2016—2018年ECMWF细网格模式12—36 h内2 m温度预报产品,选取辽宁地区65个城镇站点观测资料,评估预报产品在不同季节的预报准确率,并按季节分析固定误差订正方法和最优滑动周期订正方法对提高准确率的作用。结果表明：ECMWF模式预报产品对辽宁地区气温预报的准确率表现为,ECMWF模式最高气温冬季预报最优(城镇站点预报准确率为81.5%),最低气温夏季预报最好(城镇站点预报准确率为84.3%);采用最优滑动周期订正后,2016—2018年辽宁地区的最高气温和最低气温准确率较ECMWF模式自身分别提高了19.7%和20.5%,最低气温的预报准确率提高程度优于最高气温;在整个空间分布中,ECMWF模式对辽宁中部平原地区最高(低)气温预报准确率高于东、西部地区,辽宁东北部和西南部以及东南部的长白山余脉影响区域准确率明显低于其他区域。同时,在各季中,最高气温和夏季最低气温的订正预报能力优于其他季节;在地面晴、雨两种特征下,对辽宁地区24 h气温预报进行订正检验表明,该检验结果对辽宁地区最高(低)气温订正有一定补充作用,尤其是冬季降水出现时,最高气温预报补充订正效果最为显著。     

一种改进的气温资料超短序列订正方法

气象观测资料是一切气象工作的基础.已有的气象观测网为我们提供了宝贵的资料,但仍不能满足气象业务和服务的需要.因此必须通过短期气候考察来获取更多的信息(主要是在特殊地形条件下).长期以来不少气象工作者对短期气候资料的订正、延长等做了大量的尝试,取得了明显的成效.本文试图对气温资料超短序列订正的传统作法进行一些改进,使订正的效果更加精确.1 传统的订正方法气温资料超短序列的订正是实际工作中最为常见的问题.传统订正方法的主要思路是按逐日总云量分成晴昙阴三种情况,考察不同云天状况下基本站与订正点之间的温度差异,根据全概率公式进行订正.在具体运用中我们发现,有时(特别是夏季)用这种方法进行订正有一定的误差.     

基于类卡尔曼滤波的哈尔滨智能网格气温预报检验及偏差订正

应用滑动平均（5 d、7 d）、类卡尔曼滤波递减平均两种订正方法对哈尔滨地区国家级指导预报最高（最低）气温产品进行预报能力初步检验及偏差订正。结果表明：两种订正方法对最高气温与最低气温预报产品24-240 h预报时效大部分时段均有正的订正效果,最高（最低）气温预报准确率提高1-2%,平均绝对误差0.1-0.2℃,其中24-96 h预报时效预报能力稍好,120 h之后预报能力较差,订正后预报准确率也不足60%。气温预报偏差还表现为明显的季节变化特征,7-9月最高气温的预报效果优于冬春季,冬半年的订正幅度较夏季稍大。另外,不同天气状况下降水天气对气温预报有一定的影响,如果能进一步改进模式预报中降水带来的偏差,将进一步提高模式订正效果。     

利用RHtestsV4软件包对天津1951～2012年逐日气温序列的均一性分析

基于国家气象信息中心"基础气象资料建设专项"研制的中国地面历史基础气象资料及台站元数据,利用RHtest V4软件包对天津1951~2012年的历史气温序列进行了均一性分析。结果显示,通过惩罚最大t检验(PMT)方法对12个地面站逐日平均、最高、最低气温序列检验得到,迁站是导致平均气温和最低气温序列突变的主要原因,同类型仪器更换则是导致最高气温序列突变的主要原因,而2005年以后的自动站业务化并没有对天津地区气温序列的均一性造成很大影响。同时,研究中也检验出少部分未知原因的显著间断点,可能是由于观测员的误判或观测仪器翘变等因素造成的历史数据疑误。从订正量来看,逐日平均气温和最高气温序列主要以正偏差订正为主,而最低气温则主要以负偏差订正为主。其中,最高气温序列的分位数匹配(QM)订正量均值最大,90%以上集中在0.1~1.0°C,平均气温序列的QM订正量均值相对最小,90%以上的订正量在-0.7~0.7°C,而最低气温的订正量90%以上集中在-1.5~1.5°C范围中。另外,以Xu et al.(2013)研制的数据集为参照,通过误差分析,发现两类研究得到的年(季节)尺度气温数据具有较高的相符率和一致性,从而可以说明本研究订正后的天津地区1951~2012年逐日气温序列具有一定的可靠性。     

基于多模式的新疆最高(低)气温预报误差订正及集成方法研究

干旱区由于气温日较差大,气温预报难度偏大,尤其是最高、最低气温预报。利用2013—2015年ECMWF、T639、DOGRAFS、GRAPES 4种模式24 h内气温预报产品,采用递减平均订正法以及集合平均和加权集合平均法,设计2种订正集成方案,即方案1是对多模式气温预报先集成后订正,方案2是先订正后集成,对新疆地区日最高气温和最低气温预报的误差订正及集成效果进行对比检验。结果表明:(1)4种模式对新疆气温预报的准确率表现为ECMWF模式整体最好,DOGRAFS模式最差,且最低气温的预报准确率提高程度高于最高气温;(2)对于新疆不同区域,最高(低)气温预报准确率北疆高于南疆,西部高于东部,平原高于山区,且冬季的订正能力大于其他季节;(3)加权集合平均法优于集合平均法,先订正后集合方案优于先集合后订正方案;(4)方案2对2015年7月13—30日和2014年4月22—24日两次极端高、低温天气过程的最高(低)气温订正效果明显。     

三峡库区“腹心”地带蓄水前后气温变化特征

利用三峡库区腹心地带14个气象观测站1961—2014年气温观测资料,并经过均一性检验和订正后,对2003年三峡水库蓄水前后的气温作了时间对比分析,同时分别选取近库区和远库区站点作气温差值分析。结果表明:近54年来三峡库区腹心地带年平均气温总体呈现出增温趋势,与西南地区区域气温变化及全球平均气温变化趋势基本一致。但近11年来三峡库区腹心地带蓄水后受水域扩大影响近库地区的气温发生了一定变化,表现出近库地区的气温在冬季有增温效应,夏季有弱降温效应。     

GRAPES-GFS模式2 m温度预报的最优时窗滑动订正方法

利用2017—2018年GRAPES-GFS模式预报资料和广西区域自动站逐时气温观测资料,分析模式预报偏差特征,发现GRAPES-GFS模式对广西区域2m温度的预报系统性偏低,随着预报时效增加,预报偏差增大,系统性偏差主要出现在桂北山区、左右江河谷及沿海;春夏秋三季的午后气温预报偏差有明显的系统性,冬季午后气温和四季凌晨气温预报偏差的随机性较大。为了确定滑动订正的最优时窗,通过活动时窗长度的方法,设计不同的滑动订正方案,制定最优时窗滑动订正方案,并进一步利用2020年最优时窗滑动订正业务试验产品,对比验证了该方案的订正效果。结果表明:分别采用固定时窗、季节最优时窗、月份最优时窗等滑动平均订正方案进行订正,春夏秋3季的订正效果明显好于冬季、午后订正技巧高于夜间,其中固定时窗滑动平均方案中的长时窗(15～60d)订正、季节最优时窗滑动订正以及月份最优时窗滑动订正这几种方式订正效果最优;所制定的最优时窗滑动平均订正方案,可以在不同滑动方案的基础上稳定地提高预报准确率,达到最优时窗滑动的目的。     

黄陵乡镇24小时气温预报方法探讨

利用黄陵县1971—2014年逐年逐月最高、最低气温资料和腰坪乡、店头镇、隆坊镇、田庄乡2011—2014年自动站气温资料,将黄陵县各乡镇依据海拔高度、地貌和温度分布划分为五个气候区域,通过对比分析乡镇代表点与县站气温资料,发现各乡镇与县站的气温差值随地形、海拔、季节不同差异明显。气候差异订正法和变温订正法相比,气候差异订正法预报正确率较变温订正法预报准确率高。可供县气象站制作乡镇温度预报时参考。     

站网均匀化订正对中国夏季气温EOF分析的改进

本文对中国160站站网上1960～2010年夏季(6～8月)气温距平场序列进行了站网均匀化订正,对订正前、后的气温距平场序列作了EOF分析.结果表明:(1)订正后的前3个典型场高绝对值区均衡分布在三北(东北、华北、西北)地区、青藏高原和长江中下游地区,与夏季气温均方差场高值区位置基本一致;订正前的前3个特征向量高绝对值...     

基于EC细网格产品对怀化地区日最高气温的预报及订正分析

利用EC细网格(ECMWF-thin)0.125°×0.125°格距20时起报地面2 m气温资料,使用反距离加权法插值至怀化11个国家气象观测站点上,计算出模式预报的日最高气温,对模式预报准确率的时空分布特征以及利用N日误差滑动平均值、天气分类方法分别对模式预报进行订正分析发现:随着预报时效的延长ECMWF-thin日最高气温预报准确率降低,存在明显的时间变化特征,但空间差异不明显;ECMWF-thin日最高气温预报较实况普遍偏低;利用N日误差滑动平均值方法订正,日最高气温预报准确率的提升16%~20%,订正后预报准确率在54%~73%,此方法操作便捷、简单实用;进行天气分类订正后,各类型天气均有不同程度提升,且对特定类型天气提升明显,两种方法各有利弊,对日最高气温预报均具有一定的指导意义。