百年气象数据序列简述丨2022年气象科技

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百年气象数据序列

流金岁月里的气象见证

要了解气象数据

首先离不开气象观测

中国近代气象观测起步较早

19世纪四十年代中国开始陆续建立正规气象观测台站,至辛亥革命前夕已有近百个。这些观测台站的观测记录至今以后一百多年的历史。20世纪20至30年代中期

我国近代气象观测和台站迎来发展鼎盛时期,全国建立的各类气象台站达千余个,抗日战争爆发后,气象台站大量减少,至年全国只剩下个左右。

这些气象观测机构多是在近代中国半封建半殖民地社会背景下,外国殖民者为获取气象情报,给军事、商贸、交通航运等创造方便所创建的。但不可否认,这些现代气象观测系统,所留下的历史气象档案具备极高的科学价值、历史价值和应用价值,是国家的珍贵财富。

年起

形成了一套完整的地面、高空观测序列。由于长序列基础数据产品对气象防灾减灾、气候监测预测、气候变化应对等领域的研究发展至关重要,而解放后的数据序列尚不能满足研究所需。因此气象工作者攻坚克难,通过气象档案数据化将纸质档案记录的观测数据与自动化观测序列无缝拼接,质量把关,最终形成高质量的百年气象观测序列。

那么我们序列如何制作

目前又有哪些重量级产品呢?

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百年序列产品数据的产生

以降水产品为例,由于缺少20世纪早期的逐日降水资料,对极端降水长期变化研究的时间尺度基本不超过半世纪,通过建立中国60城市站—年日降水数据集使这一瓶颈得以突破。该数据产品主要由-年的档案数字化资料和年以来的现代气象观测资料拼接而成。

数据来源

中国气象局气象档案馆馆藏解放前档案涉及海关、民国、高校、外国殖民者等多类观测机构的多种类型气象观测记录。重庆海关观测记录档案“海关月总簿”记录了多种观测项目一日三次的观测记录,包括气压、气温、湿球温度、最高气温、最低气温、日降水量、风向风力、天空状况等。海关观测资料在年左右开始建立,后续不断扩展到全国范围内共50余个观测站,并持续观测到年左右。海关资料格式统一,时间连续,在很多城市是20世纪初期的唯一可靠气象数据来源。

除了海关观测记录以外,民国政府建立的气象观测系统也较为完备,年南京国民政府成立伊始,便开始了气象观测台站的筹备工作,并于年1月1日在南京正式启动,总共在国民政府统治范围内建立了数十个台站,对气压、气温、相对湿度、风向风力、云、降水量、能见度、天气现象等要素进行了一日3-8次的观测,并记录在“气象月报表”之中。该类档案保存较为完备,观测数据相比海关资料更为可靠,是20世纪30-40年代的重要数据来源。

除此之外,高校、机场、水文、军队等机构也分别有各自的气象观测,但这些观测记录相互之间较为独立,观测要素的种类和观测时制各有不同。下图为重庆海关、政府、机场观测记录对比。

重庆海关“海关月总簿”观测记录(上)、重庆北碚测候所构建所“气象月报表”观测记录档案(中)、重庆白市驿机场测候所“气象月报表”观测记录档案(下)

数据化加工

通过数据化建立长时间序列的资料产品,首先将气象纸质档案通过扫描设备转换为数字图像,之后对照推向进行人工抄录,并对抄录数据进行多次交叉检查和质量分析,对发现的错误进行修订后形成原始录入数据序列。接下来制定地面、高空等不同观测类型的标准化数据格式,对录入数据进行格式和单位的转换,形成基础数据序列。

数据融合拼接

由于解放前气象台站的隶属关系非常复杂,主管机构经历多次变动,战争动乱原因导致很多台站存在不连续性,此外,气象台站的观测项目、观测方法、观测仪器、观测时间、观测记录的统计方法也都存在差异。由于同一时期常有多个机构在城市内的不同位置进行的观测,因此通过对同一城市的各个台站的观测资料进行拼接融合,来重点解决观测序列的均一性、完整性和准确性问题。

自主研制的百年序列产品数据

01中国近百年均一化气温序列构建

气象工作者收集整编中国早期(特别是20世纪上半叶)近个气象台站逐月、逐日平均气温、最高、最低气温观测数据及台站沿革等元数据信息,建立起一套中国区域高质量、权威的近百年均一化器测温度序列集(覆盖全国,32个观测站)。

其中,基于均一化气温观测序列分析了中国近百年温度变化规律,根据气候变化的地理分布特征,考虑早期观测站点稀少的影响及其订正方法,评估了中国区域器测气温近百年来的演变趋势及其不确定性,初步揭示了20世纪40年代我国区域气温高值原因,相关研究成果已发表于SCI期刊J.Geophys.Res.和Environ.Res.Lett.上,获得国内外同行认可。

32个百年气象台站空间分布

-年中国平均气温距平(℃)

02—年中国降水资料

中国60个城市百年尺度的逐日降水数据产品选取了60个城市总共个较完整准确的台站的-年逐日降水数据,与年以来的各城市国家站拼接获得了逐日降水的百年序列。该产品在中国东部的空间分布较密集且序列较长。

—年中国区域平均日值和月值累加成的年降水量时间序列

03全球陆地均一化气温月值数据集

全球陆地均一化气温月值数据集(V1.0)已应用于《中国气候变化监测公报》和《中国气候变化蓝皮书》,为提高我国在全球气候变化业务能力提供数据支撑。该数据集2.0版本共包含全球陆地个站点的月平均气温数据,时间序列追溯到年,陆地气温距平变化序列更接近于国际同类产品,站点的覆盖率和序列长度均比1.0版本有较大提升。该数据集的研制,针对全球元数据比较匮乏的不足,发展了全球多方法统计检验和多尺度相互验证均一化技术,实现全球地面气温不连续点的自动判断,并保证每个不连续点的判定都有据可依。

全球陆地均一化气温月值数据集(V2.0)的站点分布及数据长度(月记录数)

04全球海表温度格点重建数据集v1.0

海表温度(SST)是海洋表面能量交换和海气交互作用的关键参数,是全球变化研究的关键因子。以国家气象信息中心自主研制的全球海表观测定时值数据集(GSSODS)为基础,通过研制偏差订正和格点重建方案,研发了国内首套百年序列(年以来)全球海表温度格点重建数据集。该项工作解决了因传感器更换造成的船舶SST序列非均一性和现场观测存在的大量数据“空窗”(受船舶、浮标等布设范围限制)等问题。该产品对全球海表温度的历史演变、空间分布等具有很好的表征力,如海表温度距平序列及计算的Nio3.4、AMO和PDO等指数的变化趋势与国际同类产品基本一致,能够为应对1.5℃增温问题研制全球表面温度序列提供自主研发的海洋气候数据产品支撑。

s、s、s、s海表温度距平值均值的空间分布(距平值相对-年气候场单位:摄氏度)

讲了这么多

各位对知识的吸收到了那种程度呢?

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#问题来了#

全球陆地气温均一化最早可追溯至哪一年?

(答案在文中)




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