PDF《天津太阳总辐射资料的均一性分析》

20 卷Vol.

20 ? ?

270 歪曲 (Easterling and Peterson, 1995a;

Peterson et al., 1998;

Yan et al.,2001;

Peterson,2003;

Li et al., 2009;

李庆祥,2011) .早在

20 世纪

80 年代,国 外学者已经对气候资料的均一性开展了大量的研 究工作. Alexandersson (1986) 研究表明, 去除显著 间断点的气候序列能够更为准确并且更容易进行 气候要素分析.Peterson et al. (1998) 在总结

20 世纪80~90 年代地面台站气候数据均一性订正方法 与技术时,指出对于单站或区域气候分析中,均一 性订正前、后的地面气候观测资料的趋势变化存在 显著差异.另外,在Caussinus and Mestre (2004)、 Jones et al. (2008) 的研究中均强调了对气候时间序 列进行均一性分析的重要性和必要性.近年来,我 国气象工作者针对区域气温、降水、风速等地面观 测要素及历史探空资料的均一性分析也开展了尝 试性的研究 (翟盘茂, 1997;

李庆祥等, 2005;

Li and Yan,2009,2010;

郭艳君等,2009;

曹丽娟等, 2010;

Yan et al.,2010;

Li et al.,2011,2014;

辛 渝等,2012) ,特别是对气温和降水数据的均一性 研究已经取得了重要进展,建立了中国均一化历史 气温和降水数据集(李庆祥等,2012;

Xu et al., 2013) ,但对于局地(单站)气象要素的均一性研 究甚少. 太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源,也 是地面气候形成的重要因子之一.因此,相对均一 的太阳辐射资料才能够真实地代表能源气候的变 化特征与规律.然而,对于辐射观测仪器来说,20 世纪

90 年代初我国进行了大规模地辐射仪器更 换,由原苏式或仿苏式辐射仪变换为自动遥测辐射 仪.天津作为中国 北方经济中心 ,与北京同为 环渤海经济圈的核心城市,20 世纪

90 年代以来社 会经济一直处于快速发展形势,随之带来的地面台 站周围环境的变化及迁站等势必会对观测到的气 候时间序列的均一性产生影响.查阅台站历史沿革 数据,发现天津辐射站除了存在仪器变更外,在20 世纪

90 年代初和

21 世纪初期存在

2 次迁站现象. 因此,天津地区太阳总辐射资料的均一性状况如何 是目前亟需探讨的问题.

2 资料 研究中用到的气候资料是由国家气象信息中 心提供的天津地区

1 个辐射站 1959~2012 年逐月 太阳总辐射资料和

13 个地面气象站建站以来至

2012 年的逐月日照百分率资料及其台站元数据, 其 经过严格的质量检测、质量控制以及疑误数据的更 正,确保了原始观测资料的客观合理.其中,台站 元数据资料用来描述各气象台站的历史沿革信息, 作为判断太阳总辐射、日照百分率资料均一性检验 结果是否合理的科学依据.

3 均一性分析方法 气候时间序列中的非均一性既可能是突然不 连续的间断点, 也可能是趋势的渐变 (Aguilar et al., 2003).台站迁移和观测仪器变更等非气候因素影 响,具有显著的突变特征,而台站周围环境的改变 相对于前者具有渐变的特征.因此,文中分别从非 气候因素的突变和渐变影响两个方面对天津地区 太阳总辐射资料的均一性状况进行分析. 3.1 突变因素影响的检验 研究中通过建立参考序列作为真实气候变化 的参照,利用惩罚最大 t 检验 (penalized maximal t- test, PMT) (Wang et al., 2007),结合台站元数据,对 太阳总辐射序列中的突变影响进行检验.这里采用 鞠晓慧等(2006)的研究方法,利用日照百分率资 料建立参考序列. 3.1.1 参考序列的建立 首先,为保证参考序列尽可能均一,研究中采 用Easterling and Peterson (1995a, 1995b) 的研究方 法(简称 E-P 技术) ,结合台站元数据资料,对天 津地区