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辽宁省近 50 年资料序列均一性检验

辽宁省近 50 年资料序列均一性检验. 沈阳区域气候中心 徐智鑫. 0 意义. 在气候变化工作中,通常需要对气温、降水等气象要素年代际尺度以上的长序列进行分析以获取一个地区的历史气候变化情况。这里,长序列气候资料是气候变化研究及气候预测的基础,这部分资料主要由地面台站观测资料构成的,资料的均一性水平直接影响气温、降水等要素变化趋势研究的结果。. 1 资料. 辽宁省 1961-2008 年 48 站气温、降水资料 辽宁省台站迁移资料. 2 检验方法.

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辽宁省近 50 年资料序列均一性检验

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  1. 辽宁省近50年资料序列均一性检验 沈阳区域气候中心 徐智鑫

  2. 0 意义 在气候变化工作中,通常需要对气温、降水等气象要素年代际尺度以上的长序列进行分析以获取一个地区的历史气候变化情况。这里,长序列气候资料是气候变化研究及气候预测的基础,这部分资料主要由地面台站观测资料构成的,资料的均一性水平直接影响气温、降水等要素变化趋势研究的结果。

  3. 1资料 辽宁省1961-2008年48站气温、降水资料 辽宁省台站迁移资料

  4. 2 检验方法 本文采用的3种检验方法中,SNHT方法对处于待检验序列前端和靠近结尾部分的断点较为敏感,而距平累加法、非参数秩检验法与之相反,对处于待检验序列种中部的断点更为敏感[5]。这3种统计方法都是假设被检验变量的单个样本是独立的且属于同一种分布类型,其中SNHT、累加距平方法要求被检验变量满足正态分布。三种方法均能指示出断点的具体年份。

  5. 2.1 构建新的被检验序列

  6. 2.2 统计方法

  7. 被检验序列长度为48(1961~2008年),对应的统计检验临界值见表1。被检验序列长度为48(1961~2008年),对应的统计检验临界值见表1。 表1 3种检验方法0.05、0.01显著性水平临界值

  8. 2.1 参考台站的选取 • 在构建新的被检验序列之前,首先要选择参照站。选择参照站的指标如下: • 气象要素的年最大缺测日数小于20天。 • 该站距离待检验站较近(与待检验序列台站的距离≤180km),与待检验站相关系数排在前3位的3个测站作为参照站,并且相关系数通过0.05限制性检验。 2.2 资料序列的预处理

  9. 对于喀左(54328),根据距离和相关性分析,选择凌源(54327)、朝阳(54324)、叶柏寿(54326)3个台站作为参考台站,构建参考序列g(x), 分别用公式(2)、(5)、(7)中的统计量画图来表示检验结果(图1)。 从图1看出,虽然a 、b 、c 值有一定的波动变化,存在许多的波峰波谷,但并没有出现异常偏高或偏低的现象,这些值均未达到0.05的显著性水平(见表1),也就是说序列是均一的。查看喀左的历史沿革变化,发现从1961年至2008年,该站没有发生站址迁移、仪器改变、高度变化。因此,可以得出,喀左站1961-2008年间年平均气温序列是均一的。

  10. 图2为本溪县(54349)年平均气温分析结果。选取鞍山(54339)、新宾(54353)、宽甸(54493)作为参考站建立参考序列。从a图中可以看出在60年中后期存在一个明显的不连点,而b没有明显的不连续点,c图在70年代末存在一个超过0.01显著性检验水平的不连续点。查看历史台站沿革资料,该站在1967年7月31日由本溪县碱厂镇到本溪县小市镇中心街,水平位移了3000米,但1978年却没有发现任何变化。

  11. 对于台安(54336),选取盘山(54338)、黑山(54335)、新民(54333)作为参考台站建立参考序列。分析发现a、b图波动不明显,没有超过0.05显著性水平的波峰或波谷,而c图显示在1977年附近存在一个超过0.01显著性水平峰值,查看历史沿革数据,发现该站1977年1月1日,由台安县城南么路子集镇迁至台安县城南郊外,观测场地四周环境发生了变化。

  12. 4 多台站检验结果分析 利用上述3种方法对辽宁省48个台站的气温序列进行了检验分析。结果分析如下: (1)在显著性水平0.1时,没有通过检验的台站中有非均一性原因解释的只占42%;在显著性水平0.05时,有非均一性原因解释的占76% 在显著性水平0.01时,有非均一性原因解释的占80% 这里采用显著性水平0.01 来检验气温序列的非均一性。 (2)SNHT检验法、距平累加法、秩检验法的检验结果见表2。3种方法显露年数占总年数的百分比分别为60%、24%、48%,可见SNHT检验法对非均一性断点最敏感。 (3)距平累加法的显露年份大部分与SNHT检验法的显露年份相同,占其总年数的83%。

  13. (4)方法互补性方面: SNHT检验法独立检验到断点为10个,占总数的40%; 距平累加法独立检验到显露年数为1个,仅占占总数的4%; 秩检验法检验到显露年数为9个,占总数的36%。 在做非均一性检验时,秩检验法与SNHT检验法有一定的互补性,这与Hawkins【10】的研究结果一致。 (3)非均一性成因: 迁站 占总断点年数的68%; 无法查明具体原因 32%

  14. 表2 3种方法检验结果

  15. 断点主要集中在20世纪70年代,有8个,占总数的32%;其次是60年代、80年代均有5个,占总数的25%。而后的90年代、2000年以后的断点分别3、4,占总数的15%、20%。90年代后有所减少,但无明显年代际特征。 表3 间断点的分布情况

  16. 同种方法对不同要素的检验 1 用SNTH方法对t,tmax,tmin进行检验,同一台站,不同变量的检验结果并不一致。 3变量均有断点的,迁站是主要原因

  17. 后续 1 元数据的增加,有可能使我们合理的阐释早期发现的可疑断点。 本溪县站存在变化的时间点及原因明细表

  18. T检验法 图19 本溪县站与参考站年平均气温差值变化图 图35 本溪县站(54349)年平均气温检验结果 不连续点:1967年,台站迁移;1992年,台站迁移

  19. 年平均风速断点年份分布 3种方法对断点的敏感性(显著性水平0.01)

  20. 2 在对风速进行非均一性检验时,维尔达测风仪换电接风测风仪多会产生不连续点。 本溪县: 1967年,台站迁移;1972年,维尔德换电接; 1980年,仪器高度变化;1992年,台站迁移; 北镇 1968年,维尔德换电接; 凌海站 :1964年,维尔德换电接;1993年,台站迁移; 清原站 1968年,维尔德换电接;1979年,台站迁移;

  21. 检验站与参考站年平均风速的差值 断点前后变化明显 断点前后变化不明显 北镇 1969 本溪 1972 清原 1968 凌海 1964

  22. 谢 谢!

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