工程气候基础 第二章资料审核流程

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1、气候信息收集气候信息收集时间尺度时间尺度 200-300年年,1873年年(国际气象组国际气象组织成立织成立)以来以来温度计发明温度计发明 1709,1714年年资料来源资料来源常规观测系统常规观测系统非常规观测非常规观测 航海航空记录航海航空记录专门观测试验和科学计划专门观测试验和科学计划观测手段分类：观测手段分类：实地观测实地观测(in situ observation)。在地球表面、在地球表面、大气和海洋中的某一地点观测得到的结果大气和海洋中的某一地点观测得到的结果(直直接取得；在实验室中从某地采样材料的分析中接取得；在实验室中从某地采样材料的分析中取得）取得）空基观测空基观测(spac

2、e-based observation)。卫星遥感。卫星遥感包括利用极轨卫星和静止卫星取得的观测结果。包括利用极轨卫星和静止卫星取得的观测结果。气候服务的基本形式是根据当地长期气候资料气候服务的基本形式是根据当地长期气候资料为某项工程设计提供相应的气候特征指标值，为某项工程设计提供相应的气候特征指标值，在统计各种气候指标、进行气候分析之前，对在统计各种气候指标、进行气候分析之前，对气候资料的质量应该进行审查；对资料序列中气候资料的质量应该进行审查；对资料序列中个别缺、错的记录要用适当的方法插补和订正；个别缺、错的记录要用适当的方法插补和订正；为了便于时间上和空间上相互比较，也要对气为了便于时间

3、上和空间上相互比较，也要对气候指标进行适当订正以消除测站位置迁移或观候指标进行适当订正以消除测站位置迁移或观测时期不同的影响。因此，气候资料的审查、测时期不同的影响。因此，气候资料的审查、订正是气候分析不可缺少的基本工作。订正是气候分析不可缺少的基本工作。气候资料的审查、订正方法的理论依据是气候气候资料的审查、订正方法的理论依据是气候学原理，而灵活地应用各种统计分析方法，则学原理，而灵活地应用各种统计分析方法，则能使我们最大限度地改善订正的效果。能使我们最大限度地改善订正的效果。一、气候资料的精确性和准确性一、气候资料的精确性和准确性1.抽样误差抽样误差2.观测误差观测误差系统误差系统误差随机

4、误差随机误差偶然误差偶然误差 二、均一性二、均一性如果一个测站得到的气象记录序列仅仅是实际气如果一个测站得到的气象记录序列仅仅是实际气候变化的反映，那么，这样的资料就是均一的。候变化的反映，那么，这样的资料就是均一的。测站位置的迁移，周围环境的改变，观测仪器和测站位置的迁移，周围环境的改变，观测仪器和安装方法的更新，观测时制的改变等等，都可能安装方法的更新，观测时制的改变等等，都可能使观测序列发生改变，这些变化不是实际气候变使观测序列发生改变，这些变化不是实际气候变化的反映，因而破坏了资料的均一性。对不均一化的反映，因而破坏了资料的均一性。对不均一的资料应该加以订正，或者在分析中注意到使均的资

5、料应该加以订正，或者在分析中注意到使均一性受到破坏的那些因素的作用，作出恰当的分一性受到破坏的那些因素的作用，作出恰当的分析结论。析结论。三、代表性三、代表性 在气象站观测到的气象记录，不仅反映了测站所在地的气候，在气象站观测到的气象记录，不仅反映了测站所在地的气候，而且，也能反映测站附近一定区域中气候的基本特征，这就是气而且，也能反映测站附近一定区域中气候的基本特征，这就是气候资料的代表性。一般来说，由于地理环境的差异，各个测站所候资料的代表性。一般来说，由于地理环境的差异，各个测站所能代表的区域大小是不一样的。因此，在不同目的、不同空间尺能代表的区域大小是不一样的。因此，在不同目的、不同空

6、间尺度的气候分析中，对同一测站是否具有代表性的判断也可以是不度的气候分析中，对同一测站是否具有代表性的判断也可以是不同的。例如，河谷中的测站，由于地形对降水的影响，降水量常同的。例如，河谷中的测站，由于地形对降水的影响，降水量常常偏大，在大范围气候分析中，由于它不能反映广大非河谷地区常偏大，在大范围气候分析中，由于它不能反映广大非河谷地区的气候特征，因此是没有代表性的；但是，在中小尺度的气候分的气候特征，因此是没有代表性的；但是，在中小尺度的气候分析中，特别是在分析地形对降水量的影响时，河谷测站的资料就析中，特别是在分析地形对降水量的影响时，河谷测站的资料就是有代表性的了。一般来说，只要观测场

7、地的设置符合规范要求，是有代表性的了。一般来说，只要观测场地的设置符合规范要求，气象站的资料都能代表类似地理环境下相当大范围内的气候状况。气象站的资料都能代表类似地理环境下相当大范围内的气候状况。四、比较性四、比较性在气候分析中，为了研究气候空间变化和时间变化的规在气候分析中，为了研究气候空间变化和时间变化的规律，必须了解各地区或各时期气候的差异和联系。这就律，必须了解各地区或各时期气候的差异和联系。这就要比较各地区、各时期的气候特征。在作空间比较时，要比较各地区、各时期的气候特征。在作空间比较时，要求各测站的资料都是在同一时期内取得的。这是因为要求各测站的资料都是在同一时期内取得的。这是因为

8、气候状况既有明显的年际变化，还有着各种不同时间尺气候状况既有明显的年际变化，还有着各种不同时间尺度的周期振动和长期趋势，如果观测资料的时期不同，度的周期振动和长期趋势，如果观测资料的时期不同，不同测站的资料反映了周期振动或长期趋势的不同阶段，不同测站的资料反映了周期振动或长期趋势的不同阶段，空间变化引起的气候差异就很难与时间变化引起的气候空间变化引起的气候差异就很难与时间变化引起的气候差异相区分，因而也就失去了空间比较的意义。在作时差异相区分，因而也就失去了空间比较的意义。在作时间比较时，由于类似的原因，通常也要求所比较的资料间比较时，由于类似的原因，通常也要求所比较的资料是在同样长的时段内观

9、测到的。对于观测时期（或长度）是在同样长的时段内观测到的。对于观测时期（或长度）不同的资料进行空间（或时间）比较时，原则上都应先不同的资料进行空间（或时间）比较时，原则上都应先用适当的方法加以订正。用适当的方法加以订正。气候资料的审查是一件复杂而精致的工作，气候资料的审查是一件复杂而精致的工作，不仅要具有一定的气象学、天气学、气候学不仅要具有一定的气象学、天气学、气候学和气象观测的知识，而且需要相当丰富的气和气象观测的知识，而且需要相当丰富的气候资料实际工作经验，才能把工作做好。候资料实际工作经验，才能把工作做好。气候资料审查可分为技术性检查和合理性检气候资料审查可分为技术性检查和合理性检查两

10、部分查两部分。查阅测站历史沿革记载和资料的说明等等，查阅测站历史沿革记载和资料的说明等等，分析是否存在测站迁移、仪器和观测方法更分析是否存在测站迁移、仪器和观测方法更新、观测时制的改革等引起的资料不均一性。新、观测时制的改革等引起的资料不均一性。根据观测规范、统计规定，检查观测记录根据观测规范、统计规定，检查观测记录和统计结果是否符合规定，核对统计计算有和统计结果是否符合规定，核对统计计算有无错误。无错误。检查同一要素各个统计项目之间是否协调。检查同一要素各个统计项目之间是否协调。本站前后期资料比审法。气候变化是缓慢本站前后期资料比审法。气候变化是缓慢的、连续的。因此，虽然逐年的观测值并不的、

11、连续的。因此，虽然逐年的观测值并不一样，但它们应在一个大致相同的水平上随一样，但它们应在一个大致相同的水平上随机波动。如果通过前后期资料的对比，发现机波动。如果通过前后期资料的对比，发现资料序列中存在明显的不连续变化，则可能资料序列中存在明显的不连续变化，则可能存在非均一性，应该配合测站历史沿革情况存在非均一性，应该配合测站历史沿革情况作进一步的分析判断。作进一步的分析判断。区域资料比审法。相邻测站由于受同一天区域资料比审法。相邻测站由于受同一天气系统的影响，气候要素的变化常常有相当气系统的影响，气候要素的变化常常有相当好的一致性和相关性。相邻测站气象要素之好的一致性和相关性。相邻测站气象要素

12、之间的相互联系规律，可以成为我们发现和订间的相互联系规律，可以成为我们发现和订正错误记录的重要依据。正错误记录的重要依据。相邻测站气象要素相邻测站气象要素观测值的观测值的差值或比值差值或比值具有相对稳定性，在没具有相对稳定性，在没有非均一性影响时，差值和比值的时间序列有非均一性影响时，差值和比值的时间序列应在一个大致不变的水平上随机波动。如果应在一个大致不变的水平上随机波动。如果相邻测站气象要素观测值的差值或比值时间相邻测站气象要素观测值的差值或比值时间序列呈现明显的长期趋势，或者在某一时间序列呈现明显的长期趋势，或者在某一时间前后有跳跃式变化，通常都指示着其中一个前后有跳跃式变化，通常都指示

13、着其中一个测站的观测值受到了非均一性的影响。测站的观测值受到了非均一性的影响。气象要素相关法。各种不同的气象要素从气象要素相关法。各种不同的气象要素从不同的侧面描写了一地的天气气候特征，它不同的侧面描写了一地的天气气候特征，它们之间存在着各种不同程度的相关。在实际们之间存在着各种不同程度的相关。在实际工作中，常常用同一测站或者若干个地理环工作中，常常用同一测站或者若干个地理环境相似的测站的不同要素观测值做成相关图，境相似的测站的不同要素观测值做成相关图，当资料符合要求时，所有点子应密集地落在当资料符合要求时，所有点子应密集地落在一根曲线或直线附近，如果个别点子明显偏一根曲线或直线附近，如果个别

14、点子明显偏离回归线，则这个点子代表的观测值可能有离回归线，则这个点子代表的观测值可能有明显的误差。明显的误差。1、格式检查、格式检查 格式检查格式检查:为对数据进行质量检查前的预处理检为对数据进行质量检查前的预处理检查。主要检查文件中的数据录入格式及数据范围查。主要检查文件中的数据录入格式及数据范围是否与观测数据规定格式和记录簿表格式相一致，是否与观测数据规定格式和记录簿表格式相一致，另加进行台站相关参数的一致性检查。另加进行台站相关参数的一致性检查。绝大部分气象资料是以一定格式的气象电报形式绝大部分气象资料是以一定格式的气象电报形式传递、储存和被调用的。而在编码、传递中极易传递、储存和被调用

15、的。而在编码、传递中极易产生一些错误，如组码混淆、变字产生一些错误，如组码混淆、变字等等。用户等等。用户难于识别编报的内容，计算机也不能处理。难于识别编报的内容，计算机也不能处理。格式检查通过后，进行参数检查。通过参数格式检查通过后，进行参数检查。通过参数检查的继续进行下一步的检查；未通过台站检查的继续进行下一步的检查；未通过台站参数检查的需人工审核订正，仍然通不过的，参数检查的需人工审核订正，仍然通不过的，不再进行下一步质量检查。不再进行下一步质量检查。范围检查范围检查:是对气候要素值或要素允许值检查。是对气候要素值或要素允许值检查。从气候的角度不可能出现的要素临界值称之从气候的角度不可能出

16、现的要素临界值称之为要素的气候界限值。资料形成时规定采用为要素的气候界限值。资料形成时规定采用的表示方式和范围，为要素的允许范围。如的表示方式和范围，为要素的允许范围。如风速大于风速大于0，风向范围，风向范围0360。超出要素的。超出要素的气候界限规定或允许值范围的资料为错误资气候界限规定或允许值范围的资料为错误资料料。气候极值是指某个测站历史记录中某要素曾气候极值是指某个测站历史记录中某要素曾经出现过的最大值经出现过的最大值(最小值最小值)，气象资料是否，气象资料是否超出极值为极值检查。建立每个台站气象要超出极值为极值检查。建立每个台站气象要素累年极值，作为气候极值检查参数，对超素累年极值，

17、作为气候极值检查参数，对超出测站要素极值的观测资料，必须做进一步出测站要素极值的观测资料，必须做进一步检查，以判断资料正确与否。检查，以判断资料正确与否。内部一致性检查内部一致性检查:检查台站某要素自身变化是检查台站某要素自身变化是否合理，不同要素或项目之间是否符合某种否合理，不同要素或项目之间是否符合某种物理联系的检查称之为内部一致性检查。如物理联系的检查称之为内部一致性检查。如日最低气压日最低气压当日各时气压当日各时气压日最高气压，总日最高气压，总云量云量低云量。低云量。时间一致性检查时间一致性检查:气象要素随时间的变化具有气象要素随时间的变化具有一定的规律，对气象资料变化是否符合这种一定

18、的规律，对气象资料变化是否符合这种规律的检查称之为时间一致性检查。各要素规律的检查称之为时间一致性检查。各要素资料不能超出一定时间内的变化范围，超出资料不能超出一定时间内的变化范围，超出的资料为可疑资料。如分钟变化率检查、小的资料为可疑资料。如分钟变化率检查、小时变化率检查、日变化率检查、连续时变化率检查、日变化率检查、连续24小时小时以上数据无变化检查。以上数据无变化检查。空间一致性检查空间一致性检查:针对气象参数具有一定的空针对气象参数具有一定的空间分布特点而进行的检查。其有效性取决于间分布特点而进行的检查。其有效性取决于观测站网的密度和被检参数与空间的相关程观测站网的密度和被检参数与空间

19、的相关程度，通常利用与被检查台站相邻的台站同时度，通常利用与被检查台站相邻的台站同时观测的气象要素进行比较，或利用邻近测站观测的气象要素进行比较，或利用邻近测站观测值通过一定的插值方法计算被检查台站观测值通过一定的插值方法计算被检查台站的估计值，用观测值与估计值的比较来进行。的估计值，用观测值与估计值的比较来进行。计算技术及计算能力的提高，使统计检验有计算技术及计算能力的提高，使统计检验有了实现的可能。因此，使用大量的气候背景了实现的可能。因此，使用大量的气候背景资料，用统计检验的方法来判别资料的奇异资料，用统计检验的方法来判别资料的奇异点和仪器漂移。点和仪器漂移。根据气候极值检查、内部一致性

20、检查、时间根据气候极值检查、内部一致性检查、时间一致性检查、空间一致性检查结果，设置质一致性检查、空间一致性检查结果，设置质量控制码。量控制码。人机交互检查：人机交互检查：完全自动化的质量控制不可能完全自动化的质量控制不可能解决所有的数据质量问题，对于一些特殊情况或解决所有的数据质量问题，对于一些特殊情况或问题的判断还要辅助以人工检查。必须采取计算问题的判断还要辅助以人工检查。必须采取计算机自动控制和人工相结合的方式，各级质量控制机自动控制和人工相结合的方式，各级质量控制都重视质量评估专家的作用。人工检查可以在任都重视质量评估专家的作用。人工检查可以在任何一级的质量控制中进行，它是各种自动控制

21、后何一级的质量控制中进行，它是各种自动控制后对可疑或错误的数据用人机交互的方式进行的质对可疑或错误的数据用人机交互的方式进行的质量控制。量控制。传统观测资料的质量控制主要面向人工观传统观测资料的质量控制主要面向人工观测的数据，数据的时间跨度大，方法侧重于测的数据，数据的时间跨度大，方法侧重于对单个数据的检查。电子传感器及自动传输对单个数据的检查。电子传感器及自动传输的发展，对传统观测资料的质量控制方法是的发展，对传统观测资料的质量控制方法是一种挑战。这是因为电子观测系统更多的误一种挑战。这是因为电子观测系统更多的误差是连续性的漂移，而不是孤立的误差，因差是连续性的漂移，而不是孤立的误差，因此，

22、对资料的连续性检查比单个数据的检查此，对资料的连续性检查比单个数据的检查更重要。更重要。电子自动观测仪器产生了更多的资料量，具电子自动观测仪器产生了更多的资料量，具有高时间分辨率，使得自动观测资料比人上有高时间分辨率，使得自动观测资料比人上观测资料需要更多的自动质量控制方法。观测资料需要更多的自动质量控制方法。相对人工观测，自动气象站资料中因责任心相对人工观测，自动气象站资料中因责任心不强而造成的人为失误基本可避免，但会产不强而造成的人为失误基本可避免，但会产生因自动站仪器故障而造成的记录缺测，其生因自动站仪器故障而造成的记录缺测，其中主要有：风传感器故障，雨量传感器故障，中主要有：风传感器故

23、障，雨量传感器故障，电脑程序故障造成数据采集错误，雷击造成电脑程序故障造成数据采集错误，雷击造成采集器数据卸载异常等。采集器数据卸载异常等。气候资料的收集与传输工作，主要是将气象气候资料的收集与传输工作，主要是将气象台站观测的各类原始气象资料，按照统一的台站观测的各类原始气象资料，按照统一的规定和要求，通过不同的方式，汇集到国家规定和要求，通过不同的方式，汇集到国家和省气候资料部门，为下一步加工整编、分和省气候资料部门，为下一步加工整编、分析服务提供资料源，这也是建立气候资料数析服务提供资料源，这也是建立气候资料数据库和档案存档的必要过程。据库和档案存档的必要过程。建国前，各地气象台站的气象观

24、测工作，按建国前，各地气象台站的气象观测工作，按照国民政府中央气象局编写的照国民政府中央气象局编写的测候手册测候手册、气象测报手册气象测报手册的规定进行。由于没有严的规定进行。由于没有严格执行统一的规章制度，使用的仪器设备也格执行统一的规章制度，使用的仪器设备也十分简陋。因此，获得的气象资料极不一致，十分简陋。因此，获得的气象资料极不一致，影响到气象资料的使用价值。影响到气象资料的使用价值。建国后，中国气象局非常重视气象观测规建国后，中国气象局非常重视气象观测规范的编写和修改工作，在范的编写和修改工作，在1950年至年至2004年间，年间，一共编写颁发了地面、高空、气象辐射、农一共编写颁发了地

25、面、高空、气象辐射、农业气象、园雨等多种观测规范，使气候资料业气象、园雨等多种观测规范，使气候资料的采集质量得到保障。的采集质量得到保障。(1)1950年年11月颁发的月颁发的气象测报简要气象测报简要 1950年年11月，当时的中央人民政府革命军事委员会颁月，当时的中央人民政府革命军事委员会颁发了发了气象测报简要气象测报简要。该简要是在旧中国气象观测工。该简要是在旧中国气象观测工作基础非常薄弱的情况下，参照前苏联的作基础非常薄弱的情况下，参照前苏联的些气象观测些气象观测方法而制订的。采用方法而制订的。采用东经东经120、105、90三个三个时区标准时时区标准时”进行观测，甲种站观测进行观测，甲

26、种站观测24次、乙种站每日次、乙种站每日(03、06、09、12、15、18、21、24时时)观测观测8次次(地温和地温和地面状态每日地面状态每日06、14、21时观测时观测)，观测项目设有气温、，观测项目设有气温、气压、湿度、降水、风向、风速、云气压、湿度、降水、风向、风速、云(云量、云状、云云量、云状、云高、云向、云速高、云向、云速)、能见度、地温、蒸发、天气现象等，、能见度、地温、蒸发、天气现象等，有的气象站还开展了地面草面的温度、雪深、日照、地有的气象站还开展了地面草面的温度、雪深、日照、地面状态等观测项目。面状态等观测项目。气象测报简要气象测报简要是新中国气象部是新中国气象部门的第一

27、部气象观测规范，要求各台站从门的第一部气象观测规范，要求各台站从1951年年11月开月开始编制气象月总簿始编制气象月总簿(甲甲)供供24次观测用、气象月总簿次观测用、气象月总簿(乙乙)供供8次观测用、气象月报表次观测用、气象月报表(供出版气象月刊用供出版气象月刊用)，以及，以及相应的气象年总薄和气象年报表报送给当时的中央军委相应的气象年总薄和气象年报表报送给当时的中央军委气象局。气象局。(2)1954年年t月颁发的月颁发的气象观测暂行规范气象观测暂行规范 1954年年1月月1日起，各地气象台站开始执行中央日起，各地气象台站开始执行中央气象局新颁发的气象局新颁发的气象观测暂行规范气象观测暂行规范

28、。新规范。新规范第一次明确提出观测资料必须具有代表性、比较第一次明确提出观测资料必须具有代表性、比较性、准确性，为了保证气象资料质量，对观测场性、准确性，为了保证气象资料质量，对观测场地、仪器安装、观测程度、观测方法和记录整理地、仪器安装、观测程度、观测方法和记录整理都提出了具体要求，并统一了观测时间，所有台都提出了具体要求，并统一了观测时间，所有台站在每天地方平太阳时站在每天地方平太阳时01、07、13、19时进行时进行4次定时气候观测，部分台站还在次定时气候观测，部分台站还在02、08、14、20时时(北京时北京时)进行绘图天气观测；在进行绘图天气观测；在05、11、17、23时时(北京时

29、北京时)进行辅助绘图天气观测。进行辅助绘图天气观测。1954年起年起增加了积雪密度，增加了积雪密度，160cm、320 cm直管地温等观直管地温等观测项目，部分台站还先后增加了冻土、电线积冰测项目，部分台站还先后增加了冻土、电线积冰观测。观测。(3)1961年年1月颁发的月颁发的地面气象观测规范地面气象观测规范 1961年年1月月1日，开始执行中央气象局新颁日，开始执行中央气象局新颁发的发的地面气象观测规范地面气象观测规范，将观测时制改，将观测时制改变为北京时，观测时间改为每日变为北京时，观测时间改为每日02、08、14、20时时4次定时观测次定时观测(辅助绘图天气观测仍为辅助绘图天气观测仍为

30、05、11、17、23时时)，取消云速的观测。同时，考，取消云速的观测。同时，考虑到大部分地区距地虑到大部分地区距地160cm以下地温变化不以下地温变化不大的情况，决定对大的情况，决定对160cm、320cm深层地温，深层地温，凡连续观测凡连续观测5年以上的台站都停止此项观测，年以上的台站都停止此项观测，不超过不超过5年的台站继续观测。年的台站继续观测。从从1963年年1月起，地面气象观测记录月报表恢复月起，地面气象观测记录月报表恢复了原有的项目内容，增加了定时观测记录，并对了原有的项目内容，增加了定时观测记录，并对报表的报送范围作了调整：国家基本站的报表的报送范围作了调整：国家基本站的(气气

31、表表1、气表、气表2、气表、气表5、气表、气表6、气表、气表8、气表气表25)报表和一般站的报表和一般站的(气表气表21)报表都分别报表都分别报送中央气象局和各省局气候资料室，一般站的报送中央气象局和各省局气候资料室，一般站的各种报表报送本省各种报表报送本省(区、市区、市)气象局气候资料室。气象局气候资料室。把各深度地温观测记录月报表把各深度地温观测记录月报表(气表气表3)、日照、日照日射记录月报表日射记录月报表(气表气表4)、土壤冻结深度观测、土壤冻结深度观测记录月报表记录月报表(气表气表7)内容简化后合并到基本观内容简化后合并到基本观测记录月报表测记录月报表(气表气表1)；各深度地温观测记

32、录；各深度地温观测记录月报表月报表(气表气表23)、日用日射记录月报表、日用日射记录月报表(气表气表24)的内容简化后合并到基本观测记录年报表的内容简化后合并到基本观测记录年报表(气气表表21)。1962年年1月，取消编制地面气象记录月月，取消编制地面气象记录月简表、气象记录年简表。简表、气象记录年简表。(4)1980年年1月颁发的月颁发的地面气象观测规范地面气象观测规范 1980年年1月，中央气象局在充分总结我国月，中央气象局在充分总结我国30年来地面年来地面气象观测经验的基础上，颁发新的气象观测经验的基础上，颁发新的地面气象观测规地面气象观测规范范，并重新规定各站必须观测的项目、省局指定观

33、测，并重新规定各站必须观测的项目、省局指定观测的项目和自定项目。台站必须观测的项目有：云、水平的项目和自定项目。台站必须观测的项目有：云、水平能见度、天气现象、气压、气温、湿度、风、降水、地能见度、天气现象、气压、气温、湿度、风、降水、地温、蒸发旦、雪探、日照时数。国家基本温、蒸发旦、雪探、日照时数。国家基本(准准)站的地面站的地面气象记录月报表气象记录月报表(气表气表1)、地面气象记录年报表、地面气象记录年报表(气气表表21)和国家一般站的地面气象记录年报表和国家一般站的地面气象记录年报表(气表气表21)报送国家气象中心气候应用室。把原来降水量自记记录报送国家气象中心气候应用室。把原来降水量

34、自记记录月报表月报表(气表气表5)的内容并入气表的内容并入气表1，取消逐日降水时，取消逐日降水时数的计算，把数的计算，把10分钟、分钟、14、时和、时和24小时降水最大且的内小时降水最大且的内容并入气表容并入气表21；把风向风速自记记录报表；把风向风速自记记录报表(气表气表6)的内容并入气表的内容并入气表l；把原来的地面降水量自记记录年；把原来的地面降水量自记记录年报表报表(气表气表25)的内容并入气表的内容并入气表21，并增加，并增加15个时段个时段的年的最大降水量。从的年的最大降水量。从1980年年1月月1日起，取消降水量自日起，取消降水量自记记录月报表记记录月报表(气表气表5)、风向速自

35、记记录报表、风向速自记记录报表(气表气表6)、电线积冰观测记录月报表、电线积冰观测记录月报表(气表气表8)、地面降水量自、地面降水量自记记录年报表记记录年报表(气表气表25)的编制工作。的编制工作。(5)2004年年1月颁发的月颁发的地面气象观测规范地面气象观测规范 2004年年1月月1日，开始执行中国气象局新颁发的日，开始执行中国气象局新颁发的地面气象观测规范地面气象观测规范。新编的。新编的地面气象观测规地面气象观测规范范既适用于自动观测又适用于人工观测。编写的既适用于自动观测又适用于人工观测。编写的体例原则上参照现用的体例原则上参照现用的1980年的年的规范规范和世界气和世界气象组织下发的

36、象组织下发的CIMO仪器和观测方法指南仪器和观测方法指南的写的写法，先按要素写各自的观测方法和规定，再单独写法，先按要素写各自的观测方法和规定，再单独写一篇自动观测系统突出一篇自动观测系统突出“自动观测是地面气象观自动观测是地面气象观测的发展方向测的发展方向”。考虑到自动观测的发展，对数据。考虑到自动观测的发展，对数据文件格式、存储要求、输入方法、接口界面、数据文件格式、存储要求、输入方法、接口界面、数据处理方法和计算公式等做出规定。国家基本处理方法和计算公式等做出规定。国家基本(准准)站站的地面气象记录月报表的地面气象记录月报表(气表气表1)、地面气象记录年、地面气象记录年报表报表(气表气表

37、21)、气象辐射记录月报表、气象辐射记录月报表(气表气表33)和和国家一般站的地面气象记录年报表国家一般站的地面气象记录年报表(气表气表21)报送报送国家气象信息中心气象资料室。国家气象信息中心气象资料室。导致长期气候资料序列发生变化的因素主要导致长期气候资料序列发生变化的因素主要有两类，一类是气候因素，反映天气和气候有两类，一类是气候因素，反映天气和气候的实际变化；另一类是非气候因素，主要是的实际变化；另一类是非气候因素，主要是观测台站环境及观测方法的改变，造成观测观测台站环境及观测方法的改变，造成观测记录数据的非一致性。气候资料的均一性检记录数据的非一致性。气候资料的均一性检验是保证气候资

38、料统计值具有良好代表性的验是保证气候资料统计值具有良好代表性的重要手段。重要手段。早在早在20世纪世纪80年代中期，国外许多研究者在气年代中期，国外许多研究者在气候资料均一性检验和订正方面开展了大量的探候资料均一性检验和订正方面开展了大量的探索性研究工作，并已经取得了一定的进展，许索性研究工作，并已经取得了一定的进展，许多方法被应用于各国气候资料业务、科研部门多方法被应用于各国气候资料业务、科研部门的研究，随着研究的深入，发展建立了许多均的研究，随着研究的深入，发展建立了许多均一性研究方法。近年来我国不少研究者也开始一性研究方法。近年来我国不少研究者也开始注重这方面的研究，分别对我国的地面及探

39、空注重这方面的研究，分别对我国的地面及探空资料进行了均一性检验与订正研究。资料进行了均一性检验与订正研究。对于气温数据的均一性研究已经取得一些突对于气温数据的均一性研究已经取得一些突破性进展，破性进展，建立了均一化的数据集，建立了均一化的数据集，而对于而对于其他气象要素的均一性研究仍然停留在试验其他气象要素的均一性研究仍然停留在试验性的水平，性的水平，没有形成经过订正的均一化的数没有形成经过订正的均一化的数据集，据集，许多相关领域的气候变化研究仍然使许多相关领域的气候变化研究仍然使用原始的没有经过均一化处理的观测数据，用原始的没有经过均一化处理的观测数据，导致研究结论存在较大的不确定性。因此，

40、导致研究结论存在较大的不确定性。因此，深入研究气候资料各种要素的均一性检验与深入研究气候资料各种要素的均一性检验与订正方法，订正方法，努力探索气候资料均一化业务的努力探索气候资料均一化业务的实施技术，实施技术，仍是当前我国气候学和气候变化仍是当前我国气候学和气候变化研究的重要任务之一。研究的重要任务之一。(standard normal homogeneity test,简称 SNHT)该方法由该方法由A lexandersson提出提出首先，建立参考序列，在被检测站的周围首先，建立参考序列，在被检测站的周围选择若干邻近站气候要素建立参考序列：选择若干邻近站气候要素建立参考序列：年降水量序列：

41、年降水量序列：（2.3.1）年平均气温序列年平均气温序列：（2.3.2）lkklkkkikiXYXS1212 /lkkkkilkkiYXXS1212 )(i=1,n 是被检验站气候序列；是被检验站气候序列；i=1,n 是第是第 k个邻近站气候序列个邻近站气候序列;n 是时间序列长度是时间序列长度;是第是第 k 个测站平均值个测站平均值;是被检验站与第是被检验站与第 k 个邻近站的相关系数个邻近站的相关系数,以被检验站与其它以被检验站与其它 多多个测站的相关系数最高的个测站的相关系数最高的 个站个站(35)为标准为标准选择邻近站。选择邻近站。iY kiXkXk l 其次其次,对待检序列和参考序列

42、的比值或差值对待检序列和参考序列的比值或差值序列进行序列进行 u 变换变换,使其成标准化序列使其成标准化序列,年降水年降水量量:;年平均气温：年平均气温：;对对 进进行行 u 变换变换:，为为 的标准差。的标准差。iiiSYQ/iiiSYQ iQQiiQQZ Q iQ 对序列对序列 Zi(i=1,2,n)的假设：如的假设：如果果 Zi序列没有不连续点存在序列没有不连续点存在,则统计假设为则统计假设为:对于任意对于任意 i,Zi N(0,1);如果如果 Zi有一个不有一个不连续点连续点 V,则统计假设为则统计假设为:Zi N(1,1),i 1,V Zi N(2,1),i V+1,n 1,2 分别

43、为假设不连续点分别为假设不连续点V 前后两个序列的前后两个序列的平均值平均值(1 2),n 为样本容量。为样本容量。为前后两为前后两段的均方差，因为没有考虑方差间断，所以段的均方差，因为没有考虑方差间断，所以前后不变前后不变1。根据最大似然比率的标准技术，根据最大似然比率的标准技术，,经过一定的近经过一定的近似处理构造统计量似处理构造统计量T0为显著性判据为显著性判据：其中：其中：（2.3.3）n 为待检序列的总年数为待检序列的总年数,v为间断点序号。为间断点序号。nVjjVjjZVnZZVZZVnZVT12112221011)(max 检验时将被检验的检验时将被检验的 z序列分成序列分成 v

44、及及(n-v)两两段段,分别构成分别构成 z1 与与 z2 序列序列,将将 v从从 1 至至(n-1)不不断取值断取值,采用程序循环计算采用程序循环计算 T0 的值的值,并挑出最并挑出最大的大的T0 值值,当当 T0 值大于下表值大于下表 1(临界值来源于临界值来源于文献文献)中中 n 年序列的不同显著性水平年序列的不同显著性水平(=0.10、0.05)的临界值时的临界值时,v值对应的年份为间断年。值对应的年份为间断年。如果存在造成资料非均一的非气候性原如果存在造成资料非均一的非气候性原因，则认为资料非均一，否则为均一。因，则认为资料非均一，否则为均一。造成造成资料非均一的非气候性因素主要有：

45、台站传资料非均一的非气候性因素主要有：台站传感器迁移，仪器的漂移、校准、维护和新旧感器迁移，仪器的漂移、校准、维护和新旧替换，观测环境变化，系统观测偏差和观测替换，观测环境变化，系统观测偏差和观测/编码变化、统计方法的变更等。编码变化、统计方法的变更等。气候资料经均一性检验被认为非均一，就需气候资料经均一性检验被认为非均一，就需进行相应的订正处理。由于台站传感器迁移，进行相应的订正处理。由于台站传感器迁移，仪器因素、观测编码操作、统计方法变更和仪器因素、观测编码操作、统计方法变更和观测环境变化等情况造成的非均一，需对资观测环境变化等情况造成的非均一，需对资料进行订正，形成均一性记录。由于某种环

46、料进行订正，形成均一性记录。由于某种环境变化境变化(如城市扩展变暖如城市扩展变暖)造成的非均一，则造成的非均一，则不作订正。需要订正而无有效的订正手段时，不作订正。需要订正而无有效的订正手段时，可以把非均一的长序列分成两个或多个均一可以把非均一的长序列分成两个或多个均一的短序列，分段统计。的短序列，分段统计。对降水，由对降水，由 Alexandersson的的 SN H T 方法方法,对于对于检测出的不均一的断点检测出的不均一的断点,比值的两个均值可以由比值的两个均值可以由下式来计算下式来计算:则第则第1 到第到第 V年的订正量即为年的订正量即为 ,又称为订正又称为订正系数。系数。式中式中,为

47、序列为序列 Qi 的均方差的均方差,为序列的平均为序列的平均值值,yi为订正前的序列为订正前的序列,Pi为订正后的序列为订正后的序列,在应用在应用了上述订正系数后了上述订正系数后,序列就可以认为是均一的。序列就可以认为是均一的。12qq/ViqqYPii,),/(112 Q Q 参考文献参考文献1.屠其璞等屠其璞等.气象应用概率统计学气象出版气象应用概率统计学气象出版社社2.曹丽娟，等地面气候资料均一性研究进曹丽娟，等地面气候资料均一性研究进展气候变化研究进展展气候变化研究进展20117（2）：）：129-1363.任芝花，熊安元任芝花，熊安元.地面自动站观测资料三级地面自动站观测资料三级质量控制业务系统的研制质量控制业务系统的研制.气象气象.2007.33（1）：）：19-25.4.孙娟，胡平孙娟，胡平.上海自动气象站实时质量控制上海自动气象站实时质量控制系统研究系统研究.气象水文海洋仪器气象水文海洋仪器.2009.4.38-42.5.吴忠义，中国气候资料工作概况，气象出吴忠义，中国气候资料工作概况，气象出版社版社.2005