新疆气象站年均风速均一化订正与基本风压估算初探

为了较好地开展风能资源的详查与综合评价工作,根据新疆各风区挑选的参照站历史风况资料序列特点,在参考测站历史"元数据"直接进行非均一性检验与一致性订正基础上,对其中4个长期无自记风记录参照站采用标准正态均一性检验、Potter检验、平行累计和等客观方法对1970～2009年的年平均风速序列进行了非均一性检验与均一化订正,同时对测站无自记风时期年最大风速序列的时距换算进行了初步探索。结果表明:1)布尔津、淖毛湖、红柳河站的年平均风速存在因测站环境改变或其它不明原因而使序列间断的现象。从年平均风速序列SNHT非均一性订正结果以及测站四周建筑群体的发展规模看,布尔津测站受测站环境变化等不明原因的影响程度最大,三度间断,累积订正量平均达0.9m.s-1左右。淖毛湖站两度间断,其中1次与近距迁站而又未进行迁站订正有关,订正量约为0.1～0.2m.s-1。红柳河站的1次间断,也与未进行迁站订正有关,订正量约为0.1～0.2m.s-1。2)在构建测站无自记风时期历年最大风速序列的时距时次经验公式中,十三间房站适于西北统一经验公式,其余3站适于在一定阈值风速条件下,根据有自记风时期2min时距平均风速与10min时距最大风速的相关比值系数进行订正。     

中国西北地区台站迁移对气候资料均一性影响的研究进展

随着全球变暖的趋势越来越明显,气候变化研究也成为最受关注的问题。均一化长序列数据是气候变化研究的基础。然而由于台站的迁移等因素,导致了资料序列中的非均一性,这种包含非气候因素变化的非均一性气候序列直接影响了气候研究的不确定性。本文在综述国内外地面气候资料均一性检验方法、地面气候资料非均一性产生的原因等进展的基础上,重点分析了中国西北地区台站迁移对气候资料均一性的影响,认为台站迁移是造成气候资料不均一性的主要因素之一,使研究结果不能正确反映气候的变化趋势;国外成熟的均一性检验和订正方法为我国西北地区地面台站迁移对气候资料均一性的影响研究提供了可借鉴的思路、方法和手段;以往关于我国西北部地区气候变化的研究较少考虑气候序列中存在的非均一问题,造成了研究结论的不确定性。因此有必要对我国西北地区经过台站迁移的台站进行均一化的检验和订正。     

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.     

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。     

徐闻气象站迁站前后气候资料序列的均一性检验

采用1957～2008年徐闻气象站的地面气象要素资料,使用U检验法和T检验法对其迁站前后的气候资料序列进行均一性检验,结果表明,U检验法和丁检验法适用于单站气候资料序列均一性的检验,徐闻气象站的地面气象要素观测资料除年平均气压和年雨日外,其余在迁站前后无显著差异。     

新疆地区年平均风速数据非均一影响研究

利用惩罚最大F检验(The Penized Maximal F Test,PMFT),对新疆地区105个国家级气象站点建站至2014年逐年平均风速资料进行了均一性检验,并通过订正得出新疆地区年平均风速均一化数据集合;通过对订正后数据与原始数据进行对比评估,讨论数据非均一性对新疆风速的影响,研究结论得出:(1)在95%的显著性水平下,检验出所有待检站点均出现非均一间断点,共计151个;(2)元数据中记录的人为影响因素,超过1/3对年平均风速序列产生了非均一影响,其中仪器换型对年平均风速序列影响最为显著,其次为环境变化;(3)仪器换型和站址迁移对年平均风速的非均一影响与台站风力大小成正比,其它人为因素对年平均风速的影响与台站风力大小成反比;(4)订正后,数据时间序列的均一性得到改善,数据序列明显的趋势拐点趋于缓和,下降趋势普遍增强,数据可用性进一步改善。     

我国太阳总辐射月总量资料的均一性检验及订正

采用建站在30a以上的月总辐射资料，以相关性最好的月份为代表月份，以经过均一性检验的日照资料为参考序列，用Potter法进行总辐射资料的均一性检验。结果表明，存在1个或2个间断点的测站占总数的58．6％；无间断点的测站占总数的34．3％。出现间断点的年份以20世纪70年代最多，其次是90年代。90年代初全国辐射仪器的换型对辐射资料没有普遍明显的影响。最后用回归法对存在间断点的绝大多数测站进行了均一性订正，订正后辐射和目照的年平均相关系拊兽谝增大平均增大近5％．     

利用多模式对中国气温序列中不连续点的检测

发展了一种对元数据依赖程度较小的气候序列均一化思路,在缺乏元数据的基础上,采取3种不同的方法,对中国东南部地区年平均最高、最低气温序列进行了均一性检验;并对其中不连续的气温序列进行了订正.对比表明,订正后序列较订正前更为合理.在检验过程中发现,对于最低气温检验可以明显得出比最高气温更多的不连续点.为了进一步认识这个问题,对此进行了进一步分析,认为最低温度对变化更为敏感主要是由于其物理特征:最低温度一般出现在夜间,夜间大气较为稳定,因此一些变化(如仪器,迁站)可能引起明显的不连续现象,而最高气温往往出现在白天,因此大气混合比较充分,空间的均一性要明显强于最低温度.另外,热岛现象、台站密度等因素均是影响气温序列均一化的因素.     

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。     

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。     

地面气候资料均一性研究进展

气象台站观测的地面气候资料是气候变化研究的重要基础,气候资料的均一性检验和订正对于提高气候资料的质量和均一性状况具有实用意义和价值.通过回顾近年来国内外地面气候资料均一性研究进展、研究技术及发展趋势,总结了目前国内广泛应用的两种较为成熟的均一化方法(RHtest和MASH)及其对气温、风速资料均一性研究取得的一些成果,...     

RHtest方法对我国降水资料的均一性检验试验

应用RHtest方法结合台站元数据信息对我国1725个气象台站1961-2009年月降水资料进行了均一性检验试验和订正,并以波密站、元阳站和巢湖站为例介绍了检验过程.结果表明:该方法能够适用于对我国降水资料均一性检验且具有较高的应用前景.2400台站高密度月降水资料的使用更加有益于参考序列的选取,采用数理统计分析和结合元数据主观判断的方式来对序列进行均一性检验更加合理.检验出存在非均一性断点的台站仅占2.1％,表明我国降水资料序列均一性情况良好,台站较大距离的迁移是造成部分降水序列非均一的重要原因之一.对检验出存在断点的降水序列采用RHtest提供的订正方法进行了订正和趋势分析,发现订正后降水序列的年变化趋势具有明显的改变,均一性也有很大改善.     

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。     

浙江省近34年年平均风速序列均一性检验研究

采用标准正态检验(SNHT:Standard Normal Homogeneity Test)方法.对浙江省36个代表站1971～2004年的年平均风速资料序列进行均一性检验.结果表明:36站中有23个测站出现间断,其中因迁站原因造成非均一性的测站有13个,占非均一性总数的57%,环境变化原因有5个,占非均一性总数的22%;原因不明有3个,占非均一性总数的13%;测风仪高度变化、规定变更各为1个,占非均一性总数的4%.迁站是导致风速序列非均一性的主要原因.     

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。     

新疆风区有自记风记录参照站风速的均一化订正

为了较好地开展风能资源的详查与综合评价工作,对新疆风区有自记风记录的4个参照站2min与10min时距的风速统计序列在参考测站“元数据”直接进行迁站前后一致性订正、时次一致性检验与订正、高度一致性订正以及观测、测量系统一致性订正基础上,采用SNTH、POTTER、CUSUM等手段进行了客观的非均一性检验与均一化订正。结果表明：（1）对于达坂城与阿拉山口站而言,EL型感应仪使用期,2min与10min时距年平均风速序列并未因风的观测与记录系统由EN型测风处理仪替代而间断。EN型测风处理仪使用期,10min时距平均风速序列也并未因感应仪的变更而间断。（2）达坂城、哈巴河、托克逊站2min时距统计序列均在1980s年代存在间断现象;（3）阿拉山口、达坂城、哈巴河站2min时距统计序列在2005年观测系统改变前后的间断具有一定不确定性;（4）EL-J电接式自记仪使用期,哈巴河气象站10min时距平均风速统计序列在1992年前后出现了有别于2min时距统计序列的间断现象;（5）阿拉山口、哈巴河、托克逊参照气象站的年平均风速序列经客观均一化订正后,仍然存在显著的减小趋势。     

重庆地区降水序列的均一性检验及其对气候变化分析的影响

本文利用最新发布的RHtest软件包中的惩罚最大T检验(PMT)方法并结合各个台站的历史沿革信息对重庆地区所属的34个气象观测台站从建站到2010年的月降水序列进行了均一性检测,并用RHtest软件包中的惩罚最大F检验(PMFT)方法对其进行了验证,结果表明该方法能很好的应用于月降水序列的均一性检验,在被检测的34个台站中,仅3个台站被检测出了间断点,表明重庆大部分台站降水资料均一性情况良好,台站远距离迁移是引起月降水序列非均一性的主要原因。对检验出存在断点的降水序列采用最新发布的RHtest软件包提供的均值订正方法进行了订正,并对订正前后的降水序列进行气候趋势分析,分析发现,订正前后降水序列的年变化趋势具有明显的改变。     

地面气象站环境变化对气温序列均一性影响

为研究浙江省地面气象站环境变化对气温序列均一性的影响程度,采用测站历史沿革资料,对全省测站环境的时空演变进行了分析。采用距平累加、偏差界限值、F值检验法,对36个代表站的年平均气温序列进行均一性检验,并对非均一性产生的原因进行分析。结果表明:1971~2004年,浙江省测站的地理环境有显著改变;36站中有39%的测站为非均一性,产生非均一性的测站中,迁站原因占57%,环境恶化占36%;测站迁站引起的非均一性多发生在1980年以后;测站迁站时,新旧站址海拔高度差大且地理环境差异显著是造成气温序列非均一性的主要原因,迁站后气温序列较旧址存在偏高或偏低现象,其值对累年平均值有影响。指出了测站在迁移或环境变化过程中应注意的事项,以助于减少气温序列非均一性。     

延安国家基本站总辐射资料序列均一性分析

为了研究地面气象站环境变化对气象辐射资料序列均一性的影响程度,采用测站历史沿革资料,对延安国家基本气象站建站(1990年1月)至2015年12月的月、年总辐射平均曝辐量资料及周边参考站有密切关联的同期日照百分率,利用T检验法、F值检验法对资料序列进行均一性分析。结果显示,延安站总辐射资料呈正态分布。在显著性水平取值0.01时,2013年前后两段观测资料通过了T检验,即受迁站的影响不明显,两段资料属于同一序列,资料可合并统计,是均一的。在显著性水平取值0.05时,2013年9月、11月前后两组月平均曝辐量有显著差异,不能合并统计,但未对其余月份和年平均曝辐量观测资料造成影响。随着海拔高度的增加,延安站总辐射增加量的订正还有待于新站资料的序列增加,进一步研究。     

东北地区月气温序列的均一性检验和订正

本文采用惩罚最大T检验(PMT)方法,结合台站历史沿革信息,对东北地区129个气象站月最高气温和最低气温资料进行均一性检验和订正,并与已有均一化数据集(CHHT)进行对比分析。结果表明:气温的非均一性在空间上普遍存在,最高温和最低温分别检测出断点74个和94个,资料拼接和迁站是造成非均一性的重要因素。均一性检验和订正提高了东北地区最高气温和最低气温的空间一致性,线性趋势空间分布更加合理,订正之后变化趋势略有增加,年平均最高气温和最低气温分别由0.1和0.22℃·(10 a)~(-1)增至0.17和0.33℃·(10a)~(-1),与CHHT相比,两套数据时间相关系数在0.9以上,对东北地区气候长期演变趋势基本一致,东北地区年平均最高气温和最低气温均呈显著升温趋势,采用PMT得到的年平均最高气温和最低气温变化趋势较CHHT分别偏高0.05和0.03℃·(10 a)~(-1),在线性趋势空间分布上PMT均一化检验订正结果较CHHT略有改善。