遼寧省近50年氣溫序列均一性檢驗

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

2、驗方法中，SNHT方法對處于待檢驗序列前端和靠近結尾部分的斷點較為敏感，而距平累加法、非參數(shù)秩檢驗法與之相反，對處于待檢驗序列種中部的斷點更為敏感[5]。這3種統(tǒng)計方法都是假設被檢驗變量的單個樣本是獨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變量滿足正態(tài)分布。三種方法均能指示出斷點的具體年份。,2 檢驗方法,,2.1 構建新的被檢驗序列,,,2.2 統(tǒng)計方法,被檢驗序列長度為48（1961～2008年），對應的統(tǒng)計檢

3、驗臨界值見表1。 表1 3種檢驗方法0.05、0.01顯著性水平臨界值,2.1 參考臺站的選取在構建新的被檢驗序列之前，首先要選擇參照站。選擇參照站的指標如下： 氣象要素的年最大缺測日數(shù)小于20天。 該站距離待檢驗站較近（與待檢驗序列臺站的距離≤180km），與待檢驗站相關系數(shù)排在前3位的3個測站作為參照站，并且相關系數(shù)通過0.

4、05限制性檢驗。,2.2 資料序列的預處理,、,對于喀左（54328），根據(jù)距離和相關性分析，選擇凌源（54327）、朝陽（54324）、葉柏壽（54326）3個臺站作為參考臺站，構建參考序列g(x), 分別用公式（2）、（5）、（7）中的統(tǒng)計量 畫圖來表示檢驗結果（圖1）。,從圖1看出，雖然a 、b 、c 值有一定的波動變化，存在許多的波峰波谷，但并沒有出現(xiàn)異常偏高或偏低的現(xiàn)象，這些值均未達到0.05的顯著性水平（見表1），也就是說

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年中后期存在一個明顯的不連點，而b沒有明顯的不連續(xù)點， c圖在70年代末存在一個超過0.01顯著性檢驗水平

6、的不連續(xù)點。查看歷史臺站沿革資料，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年卻沒有發(fā)現(xiàn)任何變化。,對于臺安（54336），選取盤山（54338）、黑山（54335）、新民（54333）作為參考臺站建立參考序列。分析發(fā)現(xiàn) a、b圖波動不明顯，沒有超過0.05顯著性水平的波峰或波谷，而c圖顯示在1977年附近存在一個超過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、，由臺安縣城南么路子集鎮(zhèn)遷至臺安縣城南郊外，觀測場地四周環(huán)境發(fā)生了變化。,4 多臺站檢驗結果分析,利用上述3種方法對遼寧省48個臺站的氣溫序列進行了檢驗分析。結果分析如下：（1）在顯著性水平 0.1時，沒有通過檢驗的臺站中有非均一性原因解釋的只占42%；在顯著性水平 0.05時，有非均一性原因解釋的占76%在顯著性水平 0.01時，有非均一性原因解釋的占80% 這里采用顯著性水平0.01 來檢驗氣溫序列的非均一性。（2）SN

8、HT檢驗法、距平累加法、秩檢驗法的檢驗結果見表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SNHT檢驗法對非均一性斷點最敏感。（3）距平累加法的顯露年份大部分與SNHT檢驗法的顯露年份相同，占其總年數(shù)的83%。,（4） 方法互補性方面： SNHT檢驗法獨立檢驗到斷點為10個，占總數(shù)的40%； 距平累加法獨立檢驗到顯露年數(shù)為1個，僅占占總數(shù)的4%

9、； 秩檢驗法檢驗到顯露年數(shù)為9個，占總數(shù)的36%。 在做非均一性檢驗時，秩檢驗法與SNHT檢驗法有一定的互補性，這與Hawkins【10】的研究結果一致。（3）非均一性成因： 遷站 占總斷點年數(shù)的68%；

10、 無法查明具體原因 32%,表2 3種方法檢驗結果,表3 間斷點的分布情況,斷點主要集中在20世紀70年代，有8個，占總數(shù)的32%；其次是60年代、80年代均有5個，占總數(shù)的25%。而后的90年代、2000年以后的斷點分別3、4，占總數(shù)的15%、20%。90年代后有所減少，但無明顯年代際特征。,1 用SNTH方法對t，tmax，tmin進行檢驗，同一臺站，不同變量的檢驗結果并不一致

11、。,同種方法對不同要素的檢驗,3變量均有斷點的，遷站是主要原因,本溪縣站存在變化的時間點及原因明細表,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。,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)年平均氣溫檢驗結果不連續(xù)點：1967年，臺站遷移；1992年，臺站遷移,T檢驗法,年平均風速斷點年份分布,3種方法對斷點的敏感性（顯著性水平0.01）,2 在對風速進行非均一性檢驗時，維

12、爾達測風儀換電接風測風儀多會產(chǎn)生不連續(xù)點。,,本溪縣：1967年，臺站遷移；1972年，維爾德?lián)Q電接；1980年，儀器高度變化；1992年，臺站遷移；,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，臺站遷移；,,凌海站 ：1964年，維爾德?lián)Q電接；1993年，臺站遷移；,北鎮(zhèn) 1969,清原 1968,檢驗站與參考站年平均風速的差值,本溪 1972,凌海 1964,斷點前后變化明顯,斷點前后變