亚洲区域地面月平均气温序列的建立与分析

报告人：任玉玉2010 年 9 月

主要内容 研究意义 数据源 处理方法 已完成的工作 存在问题和工作计划

背景和意义 20 世纪 90 年代以来，气候变化及其影响的基本事实

已得到国际社会和科学界的广泛认同。 我国社会经济的可持续发展和国家安全及各项政策与

对策的制定等都对气候变化科研与业务工作提出了明确的要求。

目前已对中国近百年气候变化进行了大量分析和研究，对亚洲气候变化的研究有利于更好的认识中国的气候变化。此外，北京气候中心作为区域中心还应该对中国以外的亚洲地区气候变化的监测做出贡献。

研究范围

数据源 NCDC 数据

• 美国国家气候资料中心 （ NCDC-Monthly v2 ） 国际交换历史数据

• 全球气候观测网日值数据（ GDCN ）• 全球历史气候网（ GHCN- DAILY ）资料日值数据• CPC 逐日最高和最低气温数据集

NMIC 数据• 中国气象信息中心

GTS( 全球通信系统 ) 实时传输的国际交换数据• 实时交换的地面气候月报资料• 全球常规地面观测资料

处理方法（一） 平均气温计算方法

• 为了避免平均气温计算次数带来的非均一性问题，采用最高最低气温进行算数平均。

质量控制• 资料检查

站点、记录重复；台站坐标等信息检查• 奇异值检查

为多年该月平均值， 为标准差， f 这里取 5 （以俄罗斯 20891 站为例，对比站选择 24125 ）

• 一致性检查 时间一致性；内部一致性

xx fxxfx x x

处理方法（二） 资料集整合

• 中国区：中国地面气候资料月值数据集 （ SURF_CLI_CHN_MUL_MON ）

• 未重合站点整合• 重合站点的记录整合

建立序列的方法• 站点密度不均匀：站点资料格点化• 格点大小的确定： 5×5°, 2×2°• 计算区域平均值的方法：

36052360525cos36052cos RRRS

目前已经处理的资料 美国国家气候资料中心 （ NCDC-Monthly v2 ）

• 月值 同时有最高、最低数据的站点共 873 站 中国区共 373 站， 1991 年以前 320 站停止更新。 2009 年仅 49 站

更新。 331 站缺测比例小于 0.1

国际交换历史数据（ GHCN-DAILY ）• GHCN-DAILY

日值（ 1216 站，超过 10 年有效记录 1078 站，建站至今）• CPC-Monthly

1977 年 12 月 -2006 年 12 月 North Eurasia Cliamte Centre

• 日值 （ 149 站， 1881 年至 2006 年）

NCDC-Monthly v2

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1900年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1910年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1920年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1930年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1940年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1950年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1960年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1970年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1980年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1990年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

2000年

NCDC monthly-v2 资料集亚洲区有效记录时空分布情况

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1875 1890 1905 1920 1935 1950 1965 1980 1995 年

台站

数

最低温度 最高温度

GHCN-DAILY

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1900年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1910年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1920年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1930年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1940年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1950年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1960年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1970年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1980年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

1990年

40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

2000年

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1881 1896 1911 1926 1941 1956 1971 1986 2001 年

记录

数

最低温度 最高温度

GHCN-DAILY 资料集亚洲区有效记录时空分布情况

整合资料

台站数

以 1976-2005 年为参考时段计算平均值和标准差，进行质量控制；要求在参考时段中必须有不少于 20 年全年无缺测记录

质量控制后 1873-2009 年亚洲有效气温记录

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1873 1883 1893 1903 1913 1923 1933 1943 1953 1963 1973 1983 1993 2003年

有效

记录

整合后的原始资料共 3400 站，经过质量控制后得到 1600 站气温观测资料

2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

整合数据集质量控制后的台站分布

亚洲百年最高最低气温距平序列

最高气温在 1910 年至 2009 年的百年中增加 1.10°C ，最低气温增加 1.94°C 。

平均气温在 1910 年至 2009 年的百年中增加 1.52°C 。

亚洲平均气温距平序列

1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月

最低气温 0.23** 0.27** 0.31** 0.21** 0.18** 0.15** 0.12** 0.10** 0.13** 0.16** 0.20** 0.27**

最高气温 0.13** 0.18** 0.22** 0.16** 0.13** 0.09** 0.03* 0.02 0.04** 0.05* 0.09** 0.19**

20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

80

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.651960-2009 年平均气温变化趋势分布

存在的问题和下一步计划 部分地区资料稀疏 均一性检验 城市化影响订正 不确定水平估计 降水质量控制

进一步补充数据• CPC 早期资料• GTS 逐日数据集

亚洲气温时空变化 日值 极端事件 插值格点化

谢谢！

极值检查以俄罗斯 20891 站为例，对比站选择 24125

20891

24125

六月

- 120

-70

-20

30

80

1929 1941 1952 1962 1972 1982 1997 2007 年

0.1℃

六月

- 120

-70

-20

30

80

1929 1941 1952 1962 1972 1982 1997 2007年

0.1℃

- 350

- 300

- 250

- 200

- 150

- 100

- 50

01950 1960 1970 1980 1991 2001

- 400

- 350

- 300

- 250

- 200

- 150

- 100

- 50

25744 站 1 月，9 月 国际交换站（蓝色）；NCDC 数据集（粉色）

20

40

60

80

100

120

140

1950 1960 1970 1980 1991 200140

80

120

160

站点记录整合

研究意义和背景

1月最低气温

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

2月最低气温

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

3月最低气温

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

4月最低气温

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）5月最低气温

-4

-3

-2

-1

0

1

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

6月最低气温

-2. 5

-2

-1. 5

-1

-0. 50

0. 5

1

1. 5

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

7月最低气温

-2. 5

-2

-1. 5

-1

-0. 5

0

0. 5

1

1. 5

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

8月最低气温

-2. 5

-2

-1. 5

-1

-0. 5

0

0. 5

1

1. 5

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

9月最低气温

-2

-1. 5

-1

-0. 5

0

0. 5

1

1. 5

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

10月最低气温

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

11月最低气温

-6-5-4-3-2-101234

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

12月最低气温

-8

-6

-4

-2

0

2

4

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

1月最高气温

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

2月最高气温

-6

-4

-2

0

2

4

6

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

3月最高气温

- 5- 4-3-2-10123456

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

4月最高气温

- 4

- 3

-2

-1

0

1

2

3

4

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年℃

距平

（）

5月最高气温

- 3-2. 5-2

-1. 5-1

-0. 50

0. 51

1. 52

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

6月最高气温

- 2

-1. 5

-1

-0. 5

0

0. 5

1

1. 5

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

7月最高气温

- 2. 5-2

-1. 5-1

-0. 5

00. 51

1. 52

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

8月最高气温

- 3-2. 5-2

-1. 5-1

-0. 50

0. 51

1. 52

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

9月最高气温

- 2. 5-2

-1. 5-1

-0. 5

00. 51

1. 52

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

10月最高气温

- 5- 4

-3-2

-10

12

34

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

11月最高气温

- 5

- 4-3

-2-1

01

23

4

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年℃

距平

（）

12月最高气温

- 10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

年平均最低气温

- 2. 5

-2

-1. 5-1

-0. 5

0

0. 51

1. 5

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

年平均最高气温

- 2

-1. 5

-1

-0. 5

0

0. 5

1

1. 5

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

℃距

平（

）

年平均气温

- 2

- 1. 5

-1

-0. 5

0

0. 5

1

1. 5

2

1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001年

距平

（℃

）

最高气温( 个）

占全部数据比例

最低气温（个）

占全部数据比例

1 月 35 0.13% 38 0.14%

2 月 42 0.16% 59 0.21%

3 月 50 0.19% 61 0.22%

4 月 51 0.19% 81 0.29%

5 月 59 0.22% 88 0.32%

6 月 58 0.21% 116 0.42%

7 月 78 0.29% 120 0.43%

8 月 77 0.28% 121 0.44%

9 月 66 0.24% 89 0.32%

10月 41 0.15% 78 0.28%

11月 58 0.21% 62 0.22%

12月 40 0.15% 45 0.16%

NCDC-Monthly v2进行质量控制剔除的站点数量（中国区以外）

总计：

最高气温剔除 655 个数据，占 0.20% ；

最低气温剔除 958 个数据，占 0.29%

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 1 7 0 1 8 0

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

NCDC&GHCN&NMIC 数据集台站分布

以 NCDC-monthly-v2 为准，通过对数据的逐条分析最终在 NCDC-monthly-v2基础上添加 888 个 GHCN-DAILY 站点，其中有效记录大于等于 10 年的 670个。 North Eurasia – daily 延长了 57 条序列长度。

最高气温( 个）

占全部数据比例

最低气温（个）

占全部数据比例

1 月 35 0.13% 38 0.14%

2 月 42 0.16% 59 0.21%

3 月 50 0.19% 61 0.22%

4 月 51 0.19% 81 0.29%

5 月 59 0.22% 88 0.32%

6 月 58 0.21% 116 0.42%

7 月 78 0.29% 120 0.43%

8 月 77 0.28% 121 0.44%

9 月 66 0.24% 89 0.32%

10月 41 0.15% 78 0.28%

11月 58 0.21% 62 0.22%

12月 40 0.15% 45 0.16%

NCDC-Monthly v2进行质量控制剔除的站点数量（中国区以外）

总计：

最高气温剔除 655 个数据，占 0.20% ；

最低气温剔除 958 个数据，占 0.29%