资料和方法中国气象局国家气候中心任国玉课题组.doc

第二章 资料和方法 2 2.1 资料 2 2.2 资料质量检验 2 2.2.1 质量控制 2 2.2.2 非均一性检验 5 2.2.3 非均一性订正方法 7 2.3 研究方法 9 2.3.1 季节划分 9 2.3.2 台站分类 9 2.3.2 趋势系数 11 2.3.3变化速率 12 2.3.4 滑动平均 12 2.3.5 区域平均 13 第二章 资料和方法 2.1 资料 本文研究区域为华北地区，范围为33°—43°N、108°—120E°，包括北京、天津、山西、河北、内蒙古中南部、山东中西部、河南北部、陕西东部以及安徽和江苏北部边缘地区。 图2.1 华北区域图 研究所用的气象资料来源于中国气象局国家气象信息中心资料室提供的华北476个测站1961—2005年的逐年和逐月平均降水资料。这些测站中包括国家基准、基本站和一般站。 在所使用的资料中，大部分站点降水资料开始于20世纪60年代，通过对资料的初步审查，有部分站点资料在1961、1962年存在缺测，在不影响资料使用的情况下，删除缺测年份，从资料无缺测年代开始使用，但有6个气象站缺测年份在70-90年代，造成资料的不连续，因此这些站点不参与分析。在参与分析的台站中共有313个台站在1961年就开始有降水资料，连续有45年的降水资料，1970年共有410个台站开始有降水资料，到70年代末，参与分析的台站均有降水资料，因此各年的站点数量变化不大。 2.2 资料质量检验 月降水观测数据是本文进行分析研究的基础，为保证研究结论的准确性，需要对观测序列进行质量控制及有关检验。 2.2.1 质量控制 对月资料进行质量控制，除进行资料的范围、气候极值检查外，更多地使用统计方法，本文采用文献[46]所使用的方法，即双权重方差判别法，同时结合了空间域降水质量检验[46]。 检验包括3个步骤：时间域检验：对整个资料序列进行检验，寻找可疑值；空间域检验：对时间域检查出的可疑值进行空间检验；人工检验：对时空检验均未通过的值或无法进行空间检验的值进行分析判断。 ⑴ 时间域检验 采用双权重标准差判断奇异值。 数据序列： ① 求算中值：首先对序列进行排序，对排序后的序列求算中值。其表达式为： 当为奇数时， ； 当为偶数时， ② 求算偏差绝对值的中值：对序列排序，求算中值，方法同① ③ 求算双权重平均值与标准差： 权重因子： （取参数） 当 1时，=1 平均值： 标准差： ④ 奇异值的判断原则： 当 时，被标为可疑值； 当 时，被标为错误性比较高的值； 要求A2A1 控制参数A1、A2根据资料的估计质量以及可疑率、错误率为可调参数。本文对不同A1和A2进行了计算，对得出的可疑值和错误值，逐一对原始资料进行分析，最终确定A1取5，A2取10。 ⑤ 数据序列构造 数据序列：由各站历年同一个月的月降水量组成。 因为月降水量的分布特点类似于Gamma偏斜分布，尤其北方少雨地区更明显。其分布为非正态分布，分布图形表现为带有长尾巴形状。其中心两侧的序列离散性不同，标准差也会有很大差别。所以对中心两侧（高端XG、低端XL）的序列分别求标准差，然后根据各自的标准差进行奇异值判断。 XG、XL的标准差求算方法如下： 以XG为例：首先把XG序列补为以为中心的对称序列，所补的低端数据求算公式如下： 即要计算高端的双权重标准差，先将原序列以为中心的低端XL截去，再将序列低端部分对称补上Y，后形成新的序列。XL所要补的高端数据方法同上。 分别计算高端与低端的双权重标准差，最后两端根据各自的标准差进行奇异值的判断。 ⑵ 空间域检验 对于时间域检验可疑的月值，再进行空间域检验。在这一步时，通常要结合人工进行一些判断。 择邻近站 以被检站经纬度为中心，选择经度（±1.50）、纬度（±1.50）范围内的台站10个，若不够，扩大范围选择。 ,0代表被检站。 10站被检月同样求算年际变化序列： 代表选择的10站 选择相关系数最大的2-5站，且要求这5个站的相关系数均大于0.35作为空间检验邻近站。若个相关系数都小于0.35，则表示 ②　空间域检验：距平比较法 距平公式：，其中与被检可疑值的序列号相同，代表空间检验邻近站。当所选邻近站满足下列条件： ，且所选邻近站距平方向与被检站的相同时，则认为该可疑值通过空间检验，基本正确，否则判断该可疑值未通过空间质量检验。 ⑶ 人工检验 时间域可疑值在以上步骤中无法进行空间检验或未通过空间质量检验的，进行人工分析判断。人工判断方法： ① 在人机交互图上显示可疑站与周围站同月的标准化距平，以利人工对距平的一致性判断； 根据一定的气象学知识以及观测方法、备注、纪要分析判断。 476个测站进行质量控制检验，共有16个站没有通过检验，占总台站的3%将这16个站舍去。通过检验的站点