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。     

基于KBSI模型的新疆平均气温空间插值研究

选取新疆近30a(1981—2010年)整编的月平均气温数据,定量分析了海拔高度、经纬度因子对气温空间分布的影响,利用KBSI模型对选定的新疆40个国家基本站月平均气温进行空间模拟,并对插值精度进行了交叉验证。结果表明,在进行新疆月平均气温空间模拟时,插值参数应充分考虑到温度分布的空间连续性和季节差异性。在选取参考站时应综合考虑到周边气象站点的疏密和实测数据的可用率等实际情况。为了提高插值精度,需要引入地形(坡度、坡向)和下垫面特征数据来对插值结果进行修正。     

大陈迁站前后气象资料序列的均一性检验

大陈气象站于1982年10月进行了站址迁移,站址的变动,涉及到迁站前后两段观测资料是否有均一性问题。所谓资料序列的均一性,一般把只受气候变化影响的气象资料序列称为均一性序列,或称作连续性序列。若气象要素随时间的变化不仅受气候条件的影响,而且又受诸如站址的迁移、周围生态环境的改变、观测规范和仪器的更换等等人为的影响,这样的资料序列认为是非均一性序列,或称之为非连续性序列。     

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。      

城市化对长沙市两气象站气温记录的影响

为深入认识城市对其附近气象站气温的影响,采用位于长沙市区东部和西部两个气象观测站的2007-2009年的逐日气温、风向和风速资料,结合地表覆盖特征数据,对比分析了两站气象记录差异,并通过改进的城市影响指数模型估算了气温资料中的城市影响偏差。分析显示：（1）2007-2009年东、西气象站逐月平均气温（T_mean）、最高气温（T_max）和最低气温（T_min）差异很大,最大差异分别可达0.90℃、0.83℃和1.34℃;（2）受城市及风向的影响,两气象站的逐月城市影响指数（K）差异较大,东、西站平均K值分别为2.01和1.50,年内同一台站的K值存在季节变化规律;（3）两站逐月△K与△T之间存在极显著正相关关系;（4）东、西两站2007年T_mean中的城市增温最大,分别达0.63℃和0.45℃。城市附近气象站气温记录受城市规模、风向和风速等因素影响明显,在分析长历时气候变化特征和利用站点记录数据进行空间分析时,有必要对气温数据进行订正。     

青海省受迁站影响的最大冻土序列的均一性检验及订正

根据青海省50个国家级地面观测站最大冻土资料和站址迁移情况,采用t检验和标准正态检验(SNHT)方法,对各站迁站前后年最大冻土资料序列进行了均一性检验,结果表明:t检验有13个站15次、SNHT检验有10个站共10次因站址迁移造成了资料序列不连续,共有9个站9次迁站年份年最大冻土资料序列存在非均一性。针对检验结果,结合青海气候变化情况,对资料不连续的迁站年份逐一进行甄别,确定利用SNHT方法对9个站年最大冻土深度进行订正。对各站1961—2013年因冻土项目开展较晚或缺测的不完整资料序列,用待补台站与参考台站线性拟合的方法进行了插补延长。最终形成了青海省50个国家级地面气象观测站1961—2013年年最大冻土资料数据集,为青海高原气候变化和科学研究提供基础数据。     

中国气象台站迁移对年平均气温均一性的影响

在确定中国1951-2010年753站观测数据的迁移状况的基础上,采用t检验方法和标准正态检验(standard normal homogeneity test,SNHT)差值法,分析了迁移对中国年平均温度序列均一性的影响,并对非均一温度序列进行订正.结果表明:将有业务代替的台站序列合并起来后得到了714站数据,714站中完全没有迁移的台站只有148站,其他566站共计有950次迁移;t检验表明950次迁移中235次迁移前后年平均温度差异显著;而SNHT检验表明950次迁移中有237次年平均温度的均一性受到迁移的影响,其中79次需要调整0.5℃以上;84％的非均一性序列经订正后相对符合均一性条件.     

建立和审核气象台站历史沿革的技术方法

总结应用气象观测记录薄、地面气象记录月报表及信息化A文件,准确、完整地建立和审核一个气象台站历史沿革数据文件时的技术方法。提出了应用分析气象资料的连续性方法,考证台站环境变化、海拔高度这些对气象观测数据的代表性、比较性、准确性影响最大的台站历史沿革信息的正确性,并发现有些气象台站早期的海拨高度数据有误。在建立贵州省解放前所建气象台站的历史沿革数据文件的过程中,面对一些台站该时期气象记录本的陈旧和腐损,提出须尽快完成解放前所建气象台站气象观测记录的信息化和拯救工作,为气候变化研究提供长序列气象观测数据。     

利用台站元数据及卫星遥感资料分析影响气温序列均一性的原因

为了减少均一性检测结果的不确定性,提高均一性检测结论的可信度,基于可靠证据探讨影响气温序列均一性的可能原因,用3种均一性检测方法对陕西77个台站月平均气温序列进行检测,同时引入台站元数据及卫星遥感影像数据对其结果进行判别,并分析影响气温序列均一性的原因。结果表明:2种及其以上方法检测出的非均一断点36个(占78%)有台站元数据支持,台站站址迁移、观测仪器变更和日平均计算方法改变造成气温序列非均一断点的百分率分别为66.7%、22.2%和11.1%。利用以气象站为中心的缓冲区内土地利用/覆盖变化(LUCC)的卫星遥感影像和台站元数据中的图像文件综合分析认为,台站探测环境的变化是影响潼关站气温序列均一性的重要原因。建议将卫星遥感影像作为台站元数据的补充,以便更加直观、客观地定量描述台站探测环境。     

楼顶观测场对气象要素准确性的影响

采用对比分析方法,对开平及周围台站历年各气象要素进行分析,考虑了全球气候变化以及周围环境城市化的影响,总结出开平站的观测场搬迁到5层楼顶,对气象数据有较严重的影响:使气温更偏高,大约使年平均气温偏高约0.25 ℃,也令年极端最高、最低气温出现异常、湿度减小约2%、蒸发量增大、霜日急剧减少及地温变幅增大.     

人工观测与自动仪器观测的对比分析

文章利用察右中旗2010年人工观测与自动仪器观测的对比分析,分析两种观测技术获取的气象数据所存在的差异,确保结果的科学性,为自动站业务化运行和气候资料的连续性提供一定参考依据。     

地面气象台站元数据质量控制分析

气象台站元数据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,只有经过质量控制与处理的气象台站元数据才能真实的反应其对气候资料序列非均一性的影响程度。针对气象台站元数据可能存在的疑误信息,设计了一套适用于地面气象台站元数据的质量控制技术,采用格式检查、内部一致性检查、时间连续性检查等方法进行质量控制。利用该质量控制方法对全国31个省(区、市)的1428个国家站1951—2011年的台站历史沿革数据文件进行质量控制,结果表明:该质量控制方法能够有效地将疑误信息进行标识,可为气象台站元数据的应用提供可靠的质量保障。该质量控制方法已应用于气象资料业务系统(MDOS)中,并在全国省级气象资料部门业务运行。     

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.     

Baseline cloudiness trends in Canada 1953–2002

Abstract

Baseline cloudiness trends in Canada for the 1953 to 2002 time period were assessed using raw hourly observations of total cloud cover from eighty‐five airport stations with at least forty years of data. Trends in the count of the number of hours when more than half of the sky dome was observed to be covered by clouds (Mainly Cloudy conditions) increased significantly by several hundreds of hours during the fifty‐year period at numerous stations along the Canada‐U.S border and the few stations located in the Mackenzie Basin.

Trends in average annual overall, daytime, night‐time, and seasonal total cloud cover were also computed. The general spatial pattern was similar as in the case of Mainly Cloudy conditions, however, the exact areal extent and significance of the trends would vary from one case to another. In particular, the area of negative trends in British Columbia and the Prairies, gained in significance and extent in the case of daytime cloudiness, while it reversed to weak, mostly positive, trends in the case of night‐time cloudiness. This could correspond to the unprecedented increases in both daily temperature maximum and minimum in these locations during the second half of twentieth century. Significant positive seasonal trends were seen at some stations in southern Canada during spring (coasts) and summer (centre of the country) and the Mackenzie Basin during summer and fall; while significant negative trends were seen at stations in northern Alberta and British Columbia during winter and north‐eastern Canada during summer.

The quality of the observations was given careful consideration and potential issues that could affect the continuity of the records of observed total cloud amount are discussed at length. The complete monitoring system was examined: training, affiliation and workload of the observers; automation of the observations in the 1990s by the introduction of the Automated Weather Observing Systems (AWOS); numerous changes in data archiving procedures especially prevalent in the 1990s; underestimation of night‐time cloudiness on nights with insufficient illumination, etc. It was determined that observations, although to a certain degree subjective and not particularly accurate for cloud amounts near 5/10, should be reasonably consistent in the case of human observers (no systematic biases); underestimation of night‐time cloudiness, although relevant if the actual amount is required for certain purposes, probably is not critical in studies concerning cloud trends. Automation, possibly along with the changes in data processing in the 1990s, unequivocally emerged as the least studied subject, however, it is likely to have a considerable impact on the continuity of cloud observations at some stations; in this study about 25% of the stations use AWOS in some way.     

贺州自动站替换人工观测对资料连续性影响分析

对贺州站2004～2005年自动站与人工站平行观测的气温资料进行资料差异性分析,对气温月、日平均值及其平均差值进行了显著性检验,结果表明自动站气温和人工站气温数据差异性不显著,资料的连续性很好,但仍存在一定的系统误差.如能采用适当的方法进行订正,将极大地提高资料的可用性.     

湿球温度计算方法及序列连续性研究

湿球温度是许多大型工程设计的重要参数,是影响工程安全、投资成本和运营效益的关键因子。停止观测后,寻求合理的湿球温度计算方法及对其的连续性研究迫在眉睫。文章选取牛顿迭代法和最优逼近法,基于江苏省70台站1991—2001、2004年(及13站长年代——近40年)的观测数据检验两种方法的估算偏差及探讨资料的连续性应用。最优逼近法的计算精度高,离散度低,与湿球温度的观测记录吻合好(90.8%~100%),显著优于牛顿迭代法(12.7%~20.1%),且呈现出09—20时符合率较高,日出前后符合率较低的变化特征。近40年的长年代对比分析表明,最优逼近法的计算结果稳定性好,在一定程度上可替代湿球温度的观测值,估算效果在温度高时较好,温度低时相对较弱;并且基于最优逼近法,利用百叶箱柱状干湿表数据估算的时间序列,相对长年代数据的不均一性,对湿球温度数据的连续性研究更为可靠。     

CINRAD/SA雷达远程网络智能控制系统设计和应用

新一代天气雷达本身可实现无人值守运行,具有远程软件重启的功能,但雷达各类开关机环节却需要人工现场手动操作。该文详细论述了CINRAD/SA雷达远程网络智能控制系统的设计原理和实现技术,基于远程网络智能控制器,通过继电器模组开关来控制交流接触器,再结合监控软件和监控视频,实现雷达硬件开关机的远程网络智能控制。该系统无需现场干预,可以远程重启设备硬件开关,利用触发指定命令方式,实现了单一开关按键的远程控制功能,并按照逻辑顺序,通过延时处理,开发了智能化的一键开机和关机功能,有效降低了基层台站的维护经费,提高了机务人员工作效益,保障了新一代天气雷达观测数据的连续性和可用性,提高了台站分离、高山站、运行环境艰苦台站的雷达可靠运行。     

康乐气象站迁移前后地温同期观测资料对比分析及订正

为了消除城市化进程对旧站地温的影响,运用数理统计方法对康乐县新旧地面气象观测站2012年1-12月同期0-20 cm地温平均值、方差及相关性进行F、T、t检验,对新旧2站数据差异显著的地温,利用最小二乘法进行最佳线性拟合,建立2站地温订正方程。结果表明：整体而言,新站与旧站0-20 cm地温均存在负温差,旧站地温较新站的偏高,大多数月份差值较小,资料连续性较好,但2站地温差值变幅较大。地温差异显著的1月和10月2站地温资料呈显著线性相关,经订正后的新旧站资料基本重合。     

内蒙古自动站与人工观测数据差异对比分析

利用2006年内蒙古自治区共36个自动站和人工站平行观测资料,对观测得到的气象要素进行了统计和评估。通过分析气温、气压、相对湿度、风等要素的对比差值及其标准差、对比差值的频次分布和空间分布等,探讨自动站与人工观测数据差异的可能原因。结果表明：内蒙古自动观测与人工观测各气象要素均存在一定的差异,对所有台站平均而言,其差异均在自动站差值允许范围之内。产生差异的原因：观测仪器结构与观测原理差异、观测时空差异、观测方式差异等,在将人工观测数据与自动观测数据连续使用时,需要根据当地情况进行适当订正,以确保资料的连续性。     

十堰市气候干旱分析及预报指标

利用十堰市7个代表站1953-2006年的降水资料和气温资料,用降水距平百分率（R指标）这一传统的干旱等级划分方法,并考虑到气温引入了P指标对干旱等级进行了划分,揭示了该区域干旱发生的基本特征。结果表明：十堰是我国中部地区干旱频发地区之一,干旱存在自身的周期性和连续发生的规律,地理分布是北部重于南部。造成十堰干旱的主要天气系统是东亚大槽、副热带高压和青藏高压（大陆高压）。这3个系统交替影响并控制该市：春季主要是东亚大槽稳定;夏季副热带高压控制为主、大陆高压控制次之;秋季大陆高压控制为主、副热带高压控制次之。根据不同季节和不同类型的干旱,给出了具体的预报指标。