氣候統(tǒng)計

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氣候統(tǒng)計是氣候學一個分支。對氣象資料進行審查、訂正，并利用數(shù)理統(tǒng)計方法整理和分析資料，求出各項氣候指標，研究氣候形成規(guī)律和特征的學科。氣候統(tǒng)計能廣泛地為國民經(jīng)濟各部門提供必要的氣候資料。

中文名稱

氣候統(tǒng)計

英文名稱

climatic statistics

定　　義

氣候分析中進行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及采用的統(tǒng)計方法。

應用學科

大氣科學（一級學科），氣候學（二級學科）

氣候統(tǒng)計量通常要求有較長年代的記錄，以便使所得的統(tǒng)計結果比較穩(wěn)定，一般取連續(xù)30年以上的記錄即可。為了對某區(qū)域或全球范圍的氣候進行分析比較，必須采用相同年份或相同年代的資料。為此，世界氣象組織曾先后建議把1901～1930年和1931～1960年兩段各30年的記錄，作為全世界統(tǒng)一的資料統(tǒng)計年代。在一些氣候變化不大的地區(qū)，或對于一些年際間變化較小的要素，其連續(xù)10年以上的統(tǒng)計結果，也具有一定的代表性。

氣候資料的基本統(tǒng)計平均值

是基本氣候資料中最常用的統(tǒng)計量。必須統(tǒng)計平均值的氣象要素，有氣壓、氣溫、濕度、風速和云量等。日平均值是一晝夜的 24次、8次或 4次觀測值的平均數(shù)據(jù)。候平均值、旬平均值和月平均值，分別為每 5天、10天和30天（或31天）中的日平均值的平均數(shù)據(jù)。年平均值則為一年12個月的月平均值平均所得的數(shù)據(jù)。多年平均值為某要素逐年同期的平均值，在相當長（至少連續(xù)30年）的時期內(nèi)平均所得的數(shù)據(jù)。為了解氣候的變化或某氣象要素的變化，還常用距平值。它是一系列數(shù)值中的個別值與平均值之差。個別值大于平均值者稱正距平，小于平均值者稱負距平。主要有對多年平均值的偏差、氣候要素在某一特定地點的數(shù)值與該要素在該地所在緯圈的平均值之差等。

氣候資料的基本統(tǒng)計總量

是某氣象要素觀測值在一定時段內(nèi)的累積量。如：某年7月的月降水量，就是該年 7月1～31日所有各日降水量的總和；某年的年降水量則為該年 1～12月各月降水量的總和。統(tǒng)計總量的要素有：降水量、日照時數(shù)、蒸發(fā)量和輻射量等。

某氣象要素自有觀測記錄以來的極端數(shù)值或在某特定時段的極端數(shù)值。實際應用的有平均極值、極端極值和一定保證率的極值等三種。平均極值是指對每天觀測到的某項極值(如最低溫度)進行旬、月、年和多年平均的結果。如北京在1951～1970年的20年間,7月平均最高氣溫為31.1°C，1月平均最低氣溫為-10.0°C。極端極值是從某要素在某時段的全部極值觀測記錄中挑選出的最極端的數(shù)值（表1）。如北京在1951～1970年的20年中，極端最高氣溫曾達到40.6°C（1961年6月10日）,極端最低氣溫為-27.4°C（1966年2月22日）。

氣候資料中的極端極值同統(tǒng)計的時段（候、旬、月、年）和記錄的年代有關，時段和記錄的年代不同，極端極值就可能不同。

在解決許多實際生產(chǎn)任務時,往往不取極端極值,而取某種保證率的極值,如取30年（或50年、100年甚至更長時段）一遇的極值。這種極值是根據(jù)一定時間的實測資料，按照數(shù)理統(tǒng)計極值頻數(shù)分配理論計算出來的。

將某氣象要素的全部觀測序列，按數(shù)值大小分成若干組，各組中所含的次數(shù)稱為頻數(shù)；各組的頻數(shù)所占總次數(shù)（即各組頻數(shù)的總和）的百分比即稱為頻率。將頻率按一定順序逐個累加的結果，稱為累積頻率。

為表示某地在一定時間內(nèi)的風向和風速的頻率，常用形似玫瑰花朵的風玫瑰圖。風向一般用 8個方位或16個方位表示。風向風玫瑰的模量，表示各風向的頻率。頻率最高，表示該風向出現(xiàn)的次數(shù)最多（圖1）。風玫瑰圖通常有年、季和月等多種，也有按特定風速繪制的風玫瑰，如大于10.0米/秒或小于3.0米/秒的風向風玫瑰等。風玫瑰圖可供城市規(guī)劃、 港口和機場設計、工廠建筑設計以及氣候研究等方面使用。

表示氣象要素觀測資料序列變動程度的數(shù)量。氣候學中一般用相對平均差()表示變率,即：

式中為各觀測值序列,塣 為多年平均值，為序列樣本數(shù)。在氣候學中，將上式的分子部分，即距平絕對值的平均稱為平均絕對變率,為以百分率表示的相對平均差，稱為平均相對變率，或簡稱變率。

變率的大小表示該要素年際間變化的程度。降水變率是使用較廣的一種統(tǒng)計量，常用來比較不同地區(qū)降水的多年變化特征和旱澇特征。例如，開羅和仰光兩地降水量的年平均絕對變率雖然都是17毫米，但是年平均降水量卻分別為 34毫米和 2540毫米，所以開羅年降水量的平均相對變率為17/34=50%，而仰光則為17/2540=0.68%。這表明開羅年降水量的年際間變化很大；而仰光則很小，年降水量相當穩(wěn)定。中國大部分地區(qū)的降水變率都比較大（表2）。

極端氣候的氣候指標有：極端溫度、極端降水及其他指標。

極端氣候極端溫度

極端溫度是指一天中觀測到的氣溫最高或最低值超過一定界限的情況。其統(tǒng)計方法如下：

對一年中各月的每日觀測項目中的最高溫度和最低溫度(逐日)，統(tǒng)計其最高和最低溫度的平均值就得到各月平均最高溫度和最低溫度。

從一年的各月逐日觀測項目中的最高溫度和最低溫度中挑出最大值和最小值即得到各月的絕對最高溫度或絕對最低溫度并記下其出現(xiàn)日期即得到絕對最高溫度或絕對最低溫度及其出現(xiàn)日期。因此，絕對最高溫度或絕對最低溫度，是指某一日、一月或一年中所僅僅發(fā)生的最高溫度、最低溫度。

年平均最高溫度和最低溫度，一般是指一年中最熱月或最冷月的平均最高和最低溫度。也有人統(tǒng)計其相應的平均溫度。在歷年的各月絕對最高溫度或絕對最低溫度及出現(xiàn)日期中，選出最大和最小值即作為極端最高(低)氣溫與其出現(xiàn)日期(年份日期)以同樣的方法，對于地面溫度也可求得上述相應的極端項目。例如，最高地面溫度和最低地面溫度(逐日)；平均最高地面溫度和最低地面溫度；絕對最高地面溫度或絕對最低地面溫度及其出現(xiàn)日期；年平均最高氣溫和最低氣溫；極端最高(低)地溫與其出現(xiàn)日期(年份日期)等。

極端氣候極端降水

極端降水是指日降水強度大，達到或超過1979/1980--2010/2011冬季日降水序列第90百分位的閾值、持續(xù)時間超過3天或不中斷的大范圍強降水現(xiàn)象。其統(tǒng)計方法如下：

對于某一地點或地區(qū)而言，首先應以該地逐日降水量記錄資料為基礎，從中挑選出各個月份的一日最大降水量及其出現(xiàn)日期；各個月份的最長連續(xù)雨日數(shù)；各個月份的最長連續(xù)無雨日數(shù)，也可就此挑選出各季(或年)的上述統(tǒng)計指標。這里需要注意的是，最長連續(xù)雨日數(shù)或最長連續(xù)無雨日數(shù)都是對所統(tǒng)計時期而言的“連續(xù)”，不能有“中斷”。為了研究和業(yè)務需要，有時還要求對一段歷史時期(多年)中的歷年統(tǒng)計其相應的極端降水指標，比如，30年中的極端最大降水量及其出現(xiàn)日期(年份)；最長連續(xù)雨日數(shù)；最長連續(xù)無雨日數(shù)等。

極端氣候其他指標

上述這些極端氣候指標，都是從逐日氣候資料記錄中，經(jīng)過極其簡單的統(tǒng)計得到的。其他各種氣候要素如風速風向、濕度、云量、日照時數(shù)與日照百分率、各種特殊天氣日數(shù)(如沙塵暴、霧、冰雹、雷暴、積雪、霜日及其初終期與間隔日數(shù)等)的極端值也都可作類似的統(tǒng)計。各級氣象部門一般都有現(xiàn)成的整編過的資料為用戶提供。然而，為了研究氣候變化，尤其是為了研究極端氣候事件及其變化的需要，原有的常規(guī)觀測項目中所能簡單獲取的極端氣候指標，往往不敷需要。不但要從整體上增加項目的覆蓋面，而且更應深刻揭示其內(nèi)涵。

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氣候分析是指從研究一地氣候要素變化的規(guī)律著手，分析氣候隨時間的變化規(guī)律及其在空間分布的特征。

氣候分析是根據(jù)統(tǒng)計學和氣候學原理．對氣象資料進行統(tǒng)計、分析。結合氣候調(diào)查，從中尋找氣候特征和規(guī)律，為預防自然災害，開發(fā)利用氣候資源服務。

氣候分析主要包括氣候監(jiān)測、氣候重建、氣候診斷、氣候評價和氣候預測這五個方面的內(nèi)容。

中文名稱

氣候分析

英文名稱

climatic analysis

定　　義

根據(jù)氣候資料分析研究氣候特征及其變化規(guī)律。

應用學科

海洋科技（一級學科），海洋科學（二級學科），海洋氣象學（三級學科）