遼寧省近50年氣溫序列均一性檢驗(yàn)

1、遼寧省近50年資料序列均一性檢驗(yàn),沈陽(yáng)區(qū)域氣候中心 徐智鑫,在氣候變化工作中，通常需要對(duì)氣溫、降水等氣象要素年代際尺度以上的長(zhǎng)序列進(jìn)行分析以獲取一個(gè)地區(qū)的歷史氣候變化情況。這里，長(zhǎng)序列氣候資料是氣候變化研究及氣候預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，這部分資料主要由地面臺(tái)站觀測(cè)資料構(gòu)成的，資料的均一性水平直接影響氣溫、降水等要素變化趨勢(shì)研究的結(jié)果。,0 意義,遼寧省1961-2008年48站氣溫、降水資料 遼寧省臺(tái)站遷移資料,1資料,本文采用的3種檢

2、驗(yàn)方法中，SNHT方法對(duì)處于待檢驗(yàn)序列前端和靠近結(jié)尾部分的斷點(diǎn)較為敏感，而距平累加法、非參數(shù)秩檢驗(yàn)法與之相反，對(duì)處于待檢驗(yàn)序列種中部的斷點(diǎn)更為敏感[5]。這3種統(tǒng)計(jì)方法都是假設(shè)被檢驗(yàn)變量的單個(gè)樣本是獨(dú)立的且屬于同一種分布類型，其中SNHT、累加距平方法要求被檢驗(yàn)變量滿足正態(tài)分布。三種方法均能指示出斷點(diǎn)的具體年份。,2 檢驗(yàn)方法,,2.1 構(gòu)建新的被檢驗(yàn)序列,,,2.2 統(tǒng)計(jì)方法,被檢驗(yàn)序列長(zhǎng)度為48（1961～2008年），對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)檢

3、驗(yàn)臨界值見(jiàn)表1。 表1 3種檢驗(yàn)方法0.05、0.01顯著性水平臨界值,2.1 參考臺(tái)站的選取在構(gòu)建新的被檢驗(yàn)序列之前，首先要選擇參照站。選擇參照站的指標(biāo)如下： 氣象要素的年最大缺測(cè)日數(shù)小于20天。 該站距離待檢驗(yàn)站較近（與待檢驗(yàn)序列臺(tái)站的距離≤180km），與待檢驗(yàn)站相關(guān)系數(shù)排在前3位的3個(gè)測(cè)站作為參照站，并且相關(guān)系數(shù)通過(guò)0.

4、05限制性檢驗(yàn)。,2.2 資料序列的預(yù)處理,、,對(duì)于喀左（54328），根據(jù)距離和相關(guān)性分析，選擇凌源（54327）、朝陽(yáng)（54324）、葉柏壽（54326）3個(gè)臺(tái)站作為參考臺(tái)站，構(gòu)建參考序列g(shù)(x), 分別用公式（2）、（5）、（7）中的統(tǒng)計(jì)量 畫圖來(lái)表示檢驗(yàn)結(jié)果（圖1）。,從圖1看出，雖然a 、b 、c 值有一定的波動(dòng)變化，存在許多的波峰波谷，但并沒(méi)有出現(xiàn)異常偏高或偏低的現(xiàn)象，這些值均未達(dá)到0.05的顯著性水平（見(jiàn)表1），也就是說(shuō)

5、序列是均一的。查看喀左的歷史沿革變化，發(fā)現(xiàn)從1961年至2008年，該站沒(méi)有發(fā)生站址遷移、儀器改變、高度變化。因此，可以得出，喀左站1961-2008年間年平均氣溫序列是均一的。,圖2為本溪縣（54349）年平均氣溫分析結(jié)果。選取鞍山（54339）、新賓（54353）、寬甸（54493）作為參考站建立參考序列。從a圖中可以看出在60年中后期存在一個(gè)明顯的不連點(diǎn)，而b沒(méi)有明顯的不連續(xù)點(diǎn)， c圖在70年代末存在一個(gè)超過(guò)0.01顯著性檢驗(yàn)水平

6、的不連續(xù)點(diǎn)。查看歷史臺(tái)站沿革資料，該站在1967年7月31日由本溪縣堿廠鎮(zhèn)到本溪縣小市鎮(zhèn)中心街，水平位移了3000米，但1978年卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何變化。,對(duì)于臺(tái)安（54336），選取盤山（54338）、黑山（54335）、新民（54333）作為參考臺(tái)站建立參考序列。分析發(fā)現(xiàn) a、b圖波動(dòng)不明顯，沒(méi)有超過(guò)0.05顯著性水平的波峰或波谷，而c圖顯示在1977年附近存在一個(gè)超過(guò)0.01顯著性水平峰值，查看歷史沿革數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該站1977年1月1日

7、，由臺(tái)安縣城南么路子集鎮(zhèn)遷至臺(tái)安縣城南郊外，觀測(cè)場(chǎng)地四周環(huán)境發(fā)生了變化。,4 多臺(tái)站檢驗(yàn)結(jié)果分析,利用上述3種方法對(duì)遼寧省48個(gè)臺(tái)站的氣溫序列進(jìn)行了檢驗(yàn)分析。結(jié)果分析如下：（1）在顯著性水平 0.1時(shí)，沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)的臺(tái)站中有非均一性原因解釋的只占42%；在顯著性水平 0.05時(shí)，有非均一性原因解釋的占76%在顯著性水平 0.01時(shí)，有非均一性原因解釋的占80% 這里采用顯著性水平0.01 來(lái)檢驗(yàn)氣溫序列的非均一性。（2）SN

8、HT檢驗(yàn)法、距平累加法、秩檢驗(yàn)法的檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。3種方法顯露年數(shù)占總年數(shù)的百分比分別為60%、24%、48%，可見(jiàn)SNHT檢驗(yàn)法對(duì)非均一性斷點(diǎn)最敏感。（3）距平累加法的顯露年份大部分與SNHT檢驗(yàn)法的顯露年份相同，占其總年數(shù)的83%。,（4） 方法互補(bǔ)性方面： SNHT檢驗(yàn)法獨(dú)立檢驗(yàn)到斷點(diǎn)為10個(gè)，占總數(shù)的40%； 距平累加法獨(dú)立檢驗(yàn)到顯露年數(shù)為1個(gè)，僅占占總數(shù)的4%

9、； 秩檢驗(yàn)法檢驗(yàn)到顯露年數(shù)為9個(gè)，占總數(shù)的36%。 在做非均一性檢驗(yàn)時(shí)，秩檢驗(yàn)法與SNHT檢驗(yàn)法有一定的互補(bǔ)性，這與Hawkins【10】的研究結(jié)果一致。（3）非均一性成因： 遷站 占總斷點(diǎn)年數(shù)的68%；

10、 無(wú)法查明具體原因 32%,表2 3種方法檢驗(yàn)結(jié)果,表3 間斷點(diǎn)的分布情況,斷點(diǎn)主要集中在20世紀(jì)70年代，有8個(gè)，占總數(shù)的32%；其次是60年代、80年代均有5個(gè)，占總數(shù)的25%。而后的90年代、2000年以后的斷點(diǎn)分別3、4，占總數(shù)的15%、20%。90年代后有所減少，但無(wú)明顯年代際特征。,1 用SNTH方法對(duì)t，tmax，tmin進(jìn)行檢驗(yàn)，同一臺(tái)站，不同變量的檢驗(yàn)結(jié)果并不一致

11、。,同種方法對(duì)不同要素的檢驗(yàn),3變量均有斷點(diǎn)的，遷站是主要原因,本溪縣站存在變化的時(shí)間點(diǎn)及原因明細(xì)表,1 元數(shù)據(jù)的增加，有可能使我們合理的闡釋早期發(fā)現(xiàn)的可疑斷點(diǎn)。,后續(xù),,圖19 本溪縣站與參考站年平均氣溫差值變化圖,圖35 本溪縣站(54349)年平均氣溫檢驗(yàn)結(jié)果不連續(xù)點(diǎn)：1967年，臺(tái)站遷移；1992年，臺(tái)站遷移,T檢驗(yàn)法,年平均風(fēng)速斷點(diǎn)年份分布,3種方法對(duì)斷點(diǎn)的敏感性（顯著性水平0.01）,2 在對(duì)風(fēng)速進(jìn)行非均一性檢驗(yàn)時(shí)，維

12、爾達(dá)測(cè)風(fēng)儀換電接風(fēng)測(cè)風(fēng)儀多會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)點(diǎn)。,,本溪縣：1967年，臺(tái)站遷移；1972年，維爾德?lián)Q電接；1980年，儀器高度變化；1992年，臺(tái)站遷移；,北鎮(zhèn) 1968年，維爾德?lián)Q電接；,清原站 1968年，維爾德?lián)Q電接；1979年，臺(tái)站遷移；,,凌海站 ：1964年，維爾德?lián)Q電接；1993年，臺(tái)站遷移；,北鎮(zhèn) 1969,清原 1968,檢驗(yàn)站與參考站年平均風(fēng)速的差值,本溪 1972,凌海 1964,斷點(diǎn)前后變化明顯,斷點(diǎn)前后變