百叶箱和通风防辐射罩气温观测系统的数据对比与订正

气温是常规地面气象观测的基本要素,其观测方法和误差直接关系到对大气过程的理解和预报精度。开展不同气温观测系统间的对比和分析,保证观测数据的准确性和可比较性,对大气科学以及天气气候的预测、预报研究具有重要意义。本文利用2009年9月至2010年8月的对比实验数据,分析了百叶箱气温观测系统和通风防辐射罩气温观测系统的数据差异,讨论了系统误差与环境温度以及辐射误差与太阳辐射和环境风速之间的关系,给出了相应的订正方法,最后对订正效果进行了检验。结果表明:与通风防辐射罩的气温数据相比,百叶箱的气温数据偏高,其中夜间平均偏高0.19°C,白天平均偏高0.29°C;系统误差是环境温度的一元线性函数,气温每升高1°C,系统误差就会增加0.006°C左右;辐射误差是太阳辐射与环境风速互相耦合作用的结果:太阳辐射有较强的增温效应,与辐射误差呈现近似的抛物线函数关系;环境风速有较好的冷却效应,与辐射误差呈现出近似的负指数函数关系;经误差订正后,夜间和白天的数据误差均减小到了0.0°C,-0.2~0.2°C的样本比例分别从订正前的64.5%和45.3%提高到了83.7%和80.6%,一致率提高到了92.3%和96.0%。     

济南,青岛气温变化的昼夜差异特征

通过济南、青岛两地长年代气温资料分析发现,气温变化的昼夜差异明显,最高气温与最低气温存在着非对性变化的特征,尤以济南更加明显;     

北京气温日变化特征的城郊差异及其季节变化分析

本文利用北京地区近4年67个自动气象站的逐小时气温观测资料,基于北京地区气温的日变化特征,通过分析日最高、最低气温出现时间的概率分布,研究了城区、郊区气温的日变化差异及季节特征.此外,进一步分析研究了不同单位时间间隔变温的日变化特征,及最大变温出现时间的概率分布情况.研究结果表明:平均而言,城区最高温度出现的时间偏晚,而最低温度出现的时间城区偏早于郊区,与郊区相比,北京城区站点温度的日变化特征更为一致,最高(低)温度出现的时间更加集中;温度日变化的特征随季节有明显的变化,最高温度出现时间在秋、冬两季最为集中,在春季和夏季较为分散;而最低温度出现时间在春、夏两季最为集中,在秋季和冬季最为分散.一天中正、负变温过程具有非对称特征,正变温是比较急剧的过程,负变温相对比较缓慢,北京城区站点的变温幅度小于郊区,春、秋和冬季变温幅度较大,夏季变温幅度最小.不同单位时间内变温速率的分析表明,最强的变温过程一般在3小时以内;最大变温出现时间的概率分布分析表明,最大正变温出现时间在冬季最为集中,夏季最为分散;而最大负变温在秋季最为集中,在春季最为分散.最高(低)温度、变温的城、郊特征差异主要是由于城市热容量比郊区大,且具有更多变化的复杂性而形成的.温度日变化的特征和其区域、季节差异性的揭示,不仅有助于更好地认识和理解区域气候特征和城市化对气温的影响,也可以为做好精细化的天气预报提供气候背景参考.     

洞庭湖区的气温特征及其对湖南气温分布的影响

利用1971-2000年湖南95个气象站30年气候整编资料及2003-2004年湖南部分气象站逐时资料,系统地分析了洞庭湖区气温的分布特征及其对全省气温分布的影响,揭示出:年平均气温在湖区东部呈现出一个暖舌;洞庭湖改变了气温通常的南高北低分布态势,使湖南的月平均气温分布还呈现出了东高西低型和过渡调整型;湖区是最高气温分布的低值区,最低气温分布的高值区,气温日较差偏小;相对于省内同经度和同纬度区域,湖区的月平均气温日较差偏小,尤其是在夏半年差距更为明显,且在7月份出现了反位相,气温日变化曲线较平稳,日最高气温出现时间约迟2小时,在同一种天气条件下,湖区气温日变幅总是偏小,不同天气条件下,日最高气温的差值和日最低气温的差值表现为晴天最大、阴天次之、雨天最小.     

洪泽湖区的气温特征及其对苏北气温分布的影响

利用1971-2000年江苏苏北42个气象站30 a气候整编资料及2007-2009年苏北部分气象站的逐时资料,分析了洪泽湖区的气温分布特征及其对苏北气温分布的影响.结果表明:年平均气温在洪泽湖区呈现高值区;湖区是年平均最高气温分布的低值区、年平均最低气温的高值区;年极端最高气温在湖区呈现西高东低,年极端最低气温分布则相反;湖区气温日较差也是西高东低;在同一种天气条件下,湖区气温日变幅总是比周边偏小;不同天气条件下,与周边相比,湖区日最高气温的差值表现为晴天最大,日最高、最低气温出现时间比周边偏迟1h以上.     

石家庄城市与郊县站地面平均最低、最高气温差异

应用石家庄地区17个站1955—2006年逐日最低、最高气温资料,统计分析了16个郊县站与石家庄市区站最低、最高气温的差值。结果表明:各郊县站年平均最低、最高气温均比石家庄市站低,最低气温偏低0.17～2.07℃,16个站平均偏低1.02℃;最高气温偏低0.01～0.55℃,16个站平均偏低0.28℃。郊县站平均最低气温偏低程度在冬季更明显,1月平均达到1.69℃,夏季偏低程度比较弱,但最弱的7月也有0.49℃;最高气温的偏低程度也在冬季明显,但季节性差异没有最低气温大。不论最低气温,还是最高气温,各县(市)站与石家庄市区站之间的差异均存在明显的随时间增大现象,最低气温20世纪90年代初以来增大尤其明显。石家庄市区站地面最低、最高气温记录反映出明显的城市热岛效应影响。     

1951—2015年通辽市科尔沁区日气温特征分析

文章利用通辽国家基本气象站1951—2015年逐日最高气温、最低温度和日平均气温,计算了3个要素序列的算数平均值、中位数、众数及样本标准差等基本统计量,分析了每个气温等级出现的频次和不同气温段的气温日较差出现日数、日最高气温〉30℃日数和日最低气温≤-20℃日数等。结果表明：（1）该地极端最高气温达39.4℃,极端最低气温为-33.9℃,最高气温出现在7月12日,最低气温出现在1月17日。（2）全年26.1~28.0℃的最高气温出现频次和16.1~18.0℃的日最低气温出现频次最高。（3）一年中,日最高气温在0℃以上的天数占全年总日数的75%;日最低气温在0℃以下的日数占全年总日数的46%;日较差〉10℃的日数占全年总日数的69%。（4）1981—2015年平均气温比1951—1981年明显升高,表现为低温日数明显减少,而近10a不仅冬季低温日数减少而且夏季高温日数明显增多。     

观测仪器和百叶箱的变化对地面气温观测值的影响 及其原因分析

在未来的几年来,中国几十年以来一直使用的地面人工气象观测系统将全部被自动观测系统所取代,观测系统的变化(对气温观测而言,主要是感应器的变化和百叶箱的变化)导致气象要素观测值的系统偏差将是不可避免的。检测地面自动观测与人工观测的地面气温的差异,并分析产生这种差异的原因,对于分析我国气温时间序列的均一性,科学合理使用我国长期气候序列进行气候变化研究具有重要的科学意义,同时对于改进我国地面自动观测系统,减少观测值的系统误差,具有重要的业务应用价值。选取在同一观测场观测、具有同种防辐射百叶箱、不同感应仪器的人工和自动两种地面气温观测系统所获取的5个国家基准站的平行观测资料,分析了不同时间尺度(小时、日、月)的观测和统计值的差异,揭示了两种系统获得的气温测值的偏差,并分析了产生这种偏差的原因,近似估算了仪器精度、仪器灵敏度、太阳辐射和红外辐射等影响因子导致的偏差值。观测仪器的变化对气温测值有较明显的影响,日、月、年平均气温相差0.2左右,太阳辐射对不同仪器的影响不同是主要原因,同时,两种仪器存在0.1左右的系统观测误差,对环境温度变化的敏感性的差异也可引起一天中的不同时段存在0.1—0.15的差异。通过对3个台站不同百叶箱、相同仪器的对比观测试验资料的分析,表明从总体上看,百叶箱的变化对气温观测值的影响不大,但玻璃钢百叶箱内的气温对环境气温变化较木质百叶箱更灵敏。     

西安市65年气温的变化分析

根据西安市1932～1996年的年、夏季（6～8）月、冬季（12～2月）平均气温资料以及1月和7月的历年逐日最高、最低气温资料,研究其总的气温变化趋势、冷暖阶段以及最高、最低气温的非对称变化和年际变化.结果表明：自本世纪30年代开始,西安气温呈上升趋势,至40年代前期达到最高,此后下降,50年代前期降至最低,80年代开始回升,1932～1949年为偏暖阶段,1950～1996年为偏冷阶段;1月的最低气温线性增长率为0.0471℃／a;7月的最高气温以-0.0219℃／a的递减率线性降低,增长率与递减率均低于全国水平,其结果导致西安冬季相对偏冷,夏季相对炎热,日较差呈明显下降趋势。     

百叶箱结构对气温观测值的影响

通过分析2009年3月至2010年2月小百叶箱观测温度与自动站大百叶箱的温度发现:月、年平均温度均是小百叶箱内观测值普遍低于大百叶箱观测值,但差值较小,多数在0.2℃以内.平均最高温度差值略大,最大值为0.4℃,冬季差异大.月极端温度差值大且不稳定,差值有正有负,均在正负1℃之内.日极端温度差值比较集中,最高温度主要分布在-0.65～0.14℃,最低温度在-0.4～0.02℃.温度日变化趋势非常一致,温度变化平缓时两者基本重合;剧烈变化时,大百叶箱内升温快,降温也快.一日内降温阶段差值为正,升温阶段,差值为负,差值最大的时间在上午09:00-12:00.无论在多云和少云,还是高风速和低风速条件下,两种百叶箱内测量的气温差值普遍在0.2℃以内.     

最高最低气温出现时间分析

对新乡气象站2012-2013年每目的最高最低气温出现时间进行分析发现,在正常出现时间之外,有许多异常情况。剔除异常时间点,对正常时间进行统计得到：日最高气温冬半年平均出现在14～15时,夏半年在15～16时;最低气温冬季在07时左右,夏季在05：30前后。两年中有22％的温度极值在异常时间点出现。异常极值的出现主要由冷锋、强冷空气、云、降水、风、雾、霾等因素引起。当气温日较差比较小时,气温极值出现的时间和地点存在随机性。     

由最高最低气温求算的平均气温对我国年平均气温序列影响

针对研究全国近百年平均气温长期变化的实际需要,利用603个测站1961—2002年气温观测资料,比较分析了最高最低平均气温距平序列和4次观测记录平均气温距平序列的差异,讨论了最高、最低气温变化趋势。结果表明：两种统计方法得到的平均气温距平序列及增温速率的差异均不明显,在一定条件下两者可以互相替换。此外,最高、最低气温变化普遍存在不对称现象,且可分为4种类型,这种不对称性对平均气温变化速率并没有明确一致的影响。     

青海省最高最低气温预报方法研究

针对青海省42个预报站点，利用信息化资料统计的结果，根据预报员的预报思路，由常规资料给出各站最高最低气温的初始预报值，再结合数值预报产品和实时常规资料对初值进行客观订正，最后得到最高最低气温的预报值，依此来建立一种青海省最高最低气温客观预报方法。     

山东近百年来的最高、最低温度变化

对济南(1919～2002年)、青岛(1900～2002年)年及四季的平均和平均最低(高)气温序列进行诊断分析，结果表明：近百年来年平均最低气温和平均气温都呈上升趋势，但前者的增温率明显高于后者；最高气温青岛呈上升趋势，而济南却呈下降趋势；济南、青岛出现两次突然增暖，其中30年代的增暖以白天增暖较多，而80年代以来的增暖主要发生于夜间；由于日夜增暖的不对称性，导致第二次增暖期比第一次增暖期气温日较差明显变小。     

拉萨最高和最低气温的气候变化特征

运用 1 96 0年以来拉萨 1月、6月和年的平均最高、平均最低以及平均气温资料 ,研究其长期变化趋势和年际变化 ,结果表明 :拉萨的平均最高、最低气温呈明显上升趋势 ,冬季增温主要在夜间 ,夏季增温主要在白天。     

兰州最高最低气温的非对称变化

分析了兰州1932～2002年年平均气温、年平均最高和最低气温及年平均气温日较差的气候变化特征。分析表明：1932年以来，4个气温要素的线性增温率依次为每10年0．14℃、0．06℃、0．38℃、-0．32℃。兰州20世纪40年代最高气温对增暖的贡献大，80年代最低气温对增暖的贡献大，而90年代的异常偏暖表现为最高和最低气温的同时上升。另外，在40年代各季平均最高和最低气温均呈相反的趋势，表现为最高气温的上升和最低气温的下降；在1950～1970年间最高和最低气温的变化趋势和幅度非常接近，但维持时间各季略有不同；80年代以来，最低和最高气温均在上升，但最低气温的增温率明显高于最高气温的增温率。     

扎龙湿地周边区域极端气温不对称变化分析

为了了解扎龙湿地对小区域气候的调节作用及其变化趋势。利用MANN—KENDALL检验等4种气候变化趋势分析方法,分析了扎龙湿地周边区域的富裕、林甸、社蒙、泰来气象站1957--2002年最高、最低气温的变化特征。结果表明,最高、最低气温存在明显的不对称变化,在部分时段还存在着反向变化趋势;最低气温的变化还明显地存在着气候突变的特征;这种极端气温的不对称变化,使该区域气温的日较差有明显的递减趋势。R／S分析（改变尺度范围分析法）表明最高、最低气温的变化存在明显的Hurst现象,该区域气候变暖有趋于减缓的趋势。     

青海省最高、最低气温不对称性变化的诊断分析

利用青海省１３个站逐月最高、最低气温资料,分析了月、季、年平均最高、最低气温的变化。结果表明最高、最低气温存在明显不对称变化趋势,尤其是３、４月存在明显的反向变化趋势。同时分析了西宁城市效应对最高、最低气温的影响。     

海口市气温变化及最高最低气温的非对称变化

利用海口市近52年四季及年平均气温、平均最高、最低气温及极端最高最低气温资料，研究其变化趋势，结果表明，各个季节(春季除外)和年平均气温都存在显著的增高趋势，其中冬季和年平均气温增温趋势非常显著；最高、最低气温的非对称变化显著，增温主要发生在夜间，无论平均最低气温还是极端最低气温都存在显著的增高趋势，白天气温变化趋势都不显著；气温日较差都呈显著的下降趋势；各个季节(冬李除外)及年气温突变性增温主要发生在夜间，且在前期夏季白天气温发生跃变性降温。     

陕西省近40年最高最低温度变化

利用陕西省1961~2002年的实测资料,在剔除城市热岛效应对气候变化趋势的可能影响之后,使用自然正交函数展开,得到冬、春、夏、秋4季最高、最低温度第1特征向量。第1特征向量均为正值,且方差贡献均超过60%,所对应的时间系数能代表最高、最低温度的时空变化。由此研究了陕西省最高温度、最低温度的时空变化趋势特点:冬、春、夏、秋4季,无论最高、最低温度1980年以后均呈增温趋势,这种变化趋势的中心区域普遍在关中中、西部和渭北;而近10多年来温度日较差除秋季外,有增大的趋势,这可能主要是由于云量的减少所致。