观测误差对华北和东北降水测量及其趋势估算的影响

作     者：孙秀宝 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任国玉

授予年度：2012年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：风速 风场变形 测量误差 东北 华北 降水量 降水强度 降水变化 

摘      要：本文利用华北和东北158个气象站1960-2009年共50年的逐日降水、风速和天气现象资料,以及两个区域11个站降水对比观测试验数据,发展了华北全年降水和东北冬半年降雪观测误差的订正方法,并分别对华北地区降水资料和东北地区降雪资料进行了订正;在资料订正基础上,分析了降水观测误差对华北降水测量及其趋势估算的影响,以及风场变形误差对东北冬半年降雪测量以及趋势估算结果的影响。得到以下主要结论： （1）在华北地区,近50年观测误差对年平均降水量的影响较大。华北区域实测年平均降水量为559.4mm,订正后年平均降水量增加到607.6mm,全区平均绝对误差为48.3mm,平均相对误差8.1%;订正后年降水强度从实测的6.8mm/d增加到7.4mm/d。 （2）观测误差对不同级别降水测量的影响也存在差异,随着降水量级的增加平均相对误差随之减小。观测误差对小雨的影响最大,相对误差为13.7%,中雨的平均相对误差为6%,而大雨以上降水的平均相对误差仅为5%;同样,观测误差对各个季节降水量的影响也不尽相同,夏季由于降水量较大,绝对误差也大,冬季绝对误差最小,但冬季全区平均的相对误差达到24.5%,明显高于其他三季。 （3）观测误差对1960-2009年期间华北降水量和降水强度变化趋势估计具有较明显的影响。由于降水观测误差随时间的变化,华北地区实测年降水量变化趋势为-10.9mm/10a,而订正后趋势减小为-14.2mm/10a,趋势差值为-3.3mmm/10a,即实测趋势被高估了23.2%;实测的年降水强度趋势为0.18mm/d,订正后趋势变为0.16mm/d,上升趋势变缓,趋势偏差为12.5%。 （4）观测误差对不同级别和各季节降水量和降水强度趋势估计的影响分析显示,虽然所有实测趋势都存在被高估的现象,但高估程度存在明显差异。从观测误差对不同级别降水量变化趋势估计的影响看,随着降水量级的增加,趋势的偏差逐渐变小,小雨、中雨和大雨以上的趋势偏差逐级递减,分别为32.7%、25.0%和16.6%;从对不同级别降水强度趋势估计的影响看,观测误差对中雨强度变化趋势的影响最明显,中雨订正前强度变化趋势为0.02（mm/d）/10a,而订正后减小为-0.03（mm/d）/10a,订正前后趋势由很弱的上升转为很弱的下降,趋势差值为-0.05（mm/d）/10a。 （5）观测误差对各季节降水量趋势估计的影响,以春季为最大,订正前后趋势分别为0.25mm/10a和-0.5mmm/10a,变化趋势由弱上升转为弱下降,实测趋势被高估了0.75mm/10a;夏季和秋季实测趋势亦均被高估,分别被高估了1.2mm/10a和1.0mm/10a,趋势偏差均约为15%;冬季实测趋势为0.69mm/1Oa,订正后趋势下降为0.37mmm/10a,趋势偏差达到了86.5%。因此,观测误差对各季节降水量趋势估计的影响中,春季和冬季受影响程度较明显,夏秋两季受影响程度较小。 （6）风场变形误差对东北冬季降雪测量具有较大的影响。各台站冬季降雪量观测记录普遍被低估,全区实际测量的冬季平均降雪量为15.1mm,而风场变形误差订正后冬季平均降雪量为22.5mm,平均相对测量误差达到34.3%。 （7）由于风速普遍下降,风场变形误差一般减小,这对近50年东北冬季降雪变化趋势估计也具有明显的影响。全区实际观测的冬季降雪量变化趋势为0.4mm/10a,而风场变形误差订正后趋势减小到0.1mm/10a。