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。     

适用于全国气象自动站正点相对湿度资料的质量控制方法

在国家气象信息中心制作的全国自动站正点相对湿度资料数据集基础上,结合地面月报文件中相对湿度资料,通过深入分析错误数据的存在方式,最终研制形成全国自动站(包括国家级自动站和区域自动站)正点相对湿度资料质量控制方案.利用该方案,对2006-2009年实时上传的全国自动站正点相对湿度资料进行了质量评估,数据的可用率、可疑率、错误率分别为:96.68％、0.30％、3.02％.并指出当经过质量控制后,数据被判为可疑数据时,可考虑结合人工分析辅助判断.     

AMIP模式对大气经向质量输送的模拟评估

从描述南、北半球间大气经向质量传输的角度人手,考察IPCC第4次评估报告提供的8个AMIP大气环流模式对越赤道质量通量输送的模拟性能。结果表明:NCAR、MPI和UKMO模式模拟出的越赤道整层大气质量通量与观测大体相一致;MIROC3模拟的整层大气质量通量年循环与观测结果相去甚远,尤其在夏季模拟出较强的虚假向北大气质量输送;IAP模拟的整层大气质量通量年循环方向与观测结果在7个月份中相反;把垂直大气分为4层.各模式对700 hPa以下(I_1)和300-70 hPa(I_3)两层质量通量的模拟能力普遍较好;对700-300 hPa层(I_2)质量通量模拟结果偏差较大;除MIROC3外,其余模式基本能够模拟出70-10 hPa(I_4)大气质量通量的季节变化.显然,不仅南、北半球间大气存在质量交换,越过其他纬度同样存在着经向大气质量输送,无论冬季、夏季还是年平均,各模式对越过其他纬度(60°S-60°N)经向大气质量输送的模拟结果与观测差异明显。整体权衡,UKMO_HADGEMl在模拟越赤道大气质量通量方面表现突出,MPI_ECHAM5模式优势较明显;NCAR、GISS和GFDL 3个模式在某些压力层内具有较好的模拟水平;MIROC模式对整层、700-300 hPa层的模拟能力较低,而对700 hPa以下层和300-70 hPa层的模拟水平较高;IAP_FGOALS和CNRM模式在模拟越赤道大气质量通量方面存在一定的不足.     

全国自动气象站实时观测资料三级质量控制系统研制

迄今,中国气象局已在全国建立了55000余个地面自动气象站（含国家级自动站和区域自动站）。为了促进众多台站观测资料质量提高,在实时业务中保障用户用到基本正确有效的数据,2009年底中国气象局启动了“全国自动站实时资料质量控制与综合评估系统建设”工程,旨在研制一套基本适用于全国自动站实时观测数据的质量控制技术方法,建立台站、省级、国家级资料部门的地面自动站实时资料三级质量控制与反馈业务系统。在探究自动站错误数据表现形式的基础上,研制了自动站实时观测数据质量控制技术;从业务分工与应用角度,设计建立了台站负责质量监控、省级负责质量控制和国家级主要负责质量评估的自动站实时资料三级质量控制系统。该系统已在2400多个国家级气象台站、31个省级和国家级资料部门安装部署与业务应用。通过系统建设与应用,实时上传的自动站数据质量得到明显改善。主汛期全国自动站逐小时气温、降水数据可用率分别从2009年的88%、83%提升到2012、2013年的98%左右。     

中国对流性天气现象观测资料质量控制及其年、季节特征分析

基于2 474个国家级气象台站1954-2015年观测的对流性天气现象（包括雷暴、闪电、冰雹、大风）数据,进行了有效的质量控制,并采用气候统计学方法,研究了中国对流性天气的时空变化特征和气候趋势。结果表明：全国平均的雷暴、闪电、冰雹、大风发生频率分别为11.0%、6.8%、0.33%和3.8%,且季节变化明显。我国雷暴、闪电日数自北向南基本呈逐渐增多的格局。在内蒙古地区、青藏高原、沿海地区等三个平均风速较大的地区,发生大风天气现象的日数也相应较多。对流性天气现象年发生日数呈下降趋势。分别有68.3%、67.5%、0.8%、41.6%台站雷暴、闪电、冰雹、大风日数年变化存在显著减少趋势。     

APHRODITE高分辨率逐日降水资料在中国大陆地区的适用性

通过收集、整理中国历史上各类逐小时降水数据源,建立了中国国家级地面气象台站逐小时降水数据集。质量评估结果显示,绝大部分台站实有率在90%以上,中国东部沿海和贵州、湖南等省份数据实有率偏低。各台站数据正确率普遍较高,正确率低于98%的台站数占总站数的0.7%,正确率在98%~99%区间的台站占总站数的1.8%,其余97.5%的站数据正确率都高于99%。逐小时降水量的日合计量和人工观测日降水量差值在1 mm以内的占92.1%,在0.5~5 mm间的占16.37%,超过5 mm的不到9‰。

     

气象综合指挥平台建设与应用北大核心CSCD

在重大活动、突发气象灾害以及汛期会商服务等特定时空气象保障过程中,采用各单位逐一汇报及展示专业产品或系统等传统方式,形成的产品及系统深度专业,但无法互动且运行协同不足,影响实时保障服务效益。气象综合指挥平台充分利用现有气象业务数字化成果,面向气象保障服务的时空及可视化需求,采用混合存储、接口服务以及图层组件发布等技术,实现多源数据的标准化处理、功能集约建设以及图层渲染等组件松耦合发布,首次在气象保障服务中接入空间天气、风云四号气象卫星高分辨率数据、秒级观测以及百米融合实况等数据及产品,实现气象产品全在线服务与中国气象局电视会商、云会商系统音视频信号的同步实时调度,为实时气象保障调度指挥提供服务支撑。该平台集成113种气象产品,发布1106个图层服务,成功完成2022年北京冬奥会和冬残奥会等国家重大气象保障工作,未来可为各类气象保障系统开发及专题气象保障服务提供支撑应用。     

河北保定百年均一化逐日气温序列的建立及其气候变化特征

基于国家气象信息中心收集整理的保定气象站1919年以来逐日最高和最低气温观测数据,首先,通过数据质量控制剔除原始观测资料中因人工观测或记录、仪器故障及数字化人工录入等导致的错误数据;其次,基于天津百年均一化逐日气温数据,利用标准化序列法对质控后的原始观测数据进行延长插补;进而通过两种途径建立的年和月尺度参考序列,利用惩罚最大t检验(Penalized Maximal T,PMT)和分位数匹配法(Quantile-Matching, QM),修正了插补后保定气象站日最高和最低气温序列中因数据插补、迁站和仪器变更等造成的非均一性影响,由此建立了河北保定1912—2019年均一化最高和最低气温日值序列。分析表明,构建的年平均气温距平序列百年尺度的年代际和趋势变化特点与Berkeley Earth-monthly、CRUTS4.03和GHCNV3基本一致,并且与整个京津冀区域相比,很好地反映出保定地区城市快速发展所带来的增暖变化特点。另外,从百年极端温度变化来看,保定地区1912年以来年和季节极端温度也是呈明显的增暖变化,年和秋季极端最低气温(TNn)的增暖趋势分别为0.340℃/(10 a)...     

中国自动土壤水分观测资料质量控制方法设计与效果检验

土壤湿度资料对气候变化、农业干旱监测、农业气象预报与服务等研究具有重要意义,为剔除土壤湿度观测资料中的异常数据,本文提出了一套适用于全国自动土壤水分观测资料的质量控制方法。首先,以2014年全国自动土壤水分观测资料为基础,根据资料中异常数据的特征将异常数据分为四类。其次,从界限值检查、内部一致性检查、时间一致性检查等方面提出:异常极值检查、异常增大检查、异常减小检查、异常恒定检查四类方法。最后,利用2014—2015年全国观测资料以及中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)土壤体积含水量数据集产品(V2.0)对各检查方法应用效果进行检验,结果表明:(1)四类检查方法均可判断出自动土壤水分观测资料中的疑误数据;(2)四类检查方法的判定结果在时间连续性及空间分布上具有一定的一致性;(3)该质量控制方法可减小观测数据与CLDAS数据之间的均方根误差(RMSE)。目前,该方法已应用于我国气象资料处理业务系统。     

中国地面均一化相对湿度月值格点数据集的建立

基于1951—2014年2400余个中国国家级地面气象站均一化相对湿度资料,采用薄盘样条法,进行空间内插,得到了中国地面均一化相对湿度月值0.5°×0.5°格点数据集(CR数据集)。数据集的质量评估结果表明:冬季插值误差相对夏季偏高。冬、春、夏、秋季分析值与站点实测值的插值偏差空间区域特征不显著,平均偏差分别为0.002%/月、0.013%/月、0.008%/月和0.007%/月。冬、春、夏、秋季平均相对误差分别为0.431%/月、0.439%/月、0.286%/月和0.382%/月。分析值与站点实测值间的平均相关系数达0.89。整体来看,插值后的格点化相对湿度资料能够比较准确、细致地描述我国年平均相对湿度场的东南湿、西北干的主要空间特征。能够较好地展现长江以南地区、黄河以南长江以北地区、西北地区、天山南北麓、塔里木盆地等大地形的相对湿度变化特征。由于青藏高原台站稀少,格点数据集对该地区空气相对湿度特征的刻画是否合理很难给出定性、定量的判断。通过对CR数据集进行长时间序列气候变化趋势分析,表明60年来全国平均相对湿度呈减小趋势。