沈阳区域气候中心 徐智鑫

在气候变化工作中，通常需要对气温、降水等气象要

素年代际尺度以上的长序列进行分析以获取一个地区的历史气候变化情况。这里，长序列气候资料是气候变化研究及气候预测的基础，这部分资料主要由地面台站观测资料构成的，资料的均一性水平直接影响气温、降水等要素变化趋势研究的结果。

辽宁省 1961-2008 年 48 站气温、降水资料

辽宁省台站迁移资料

本文采用的 3 种检验方法中， SNHT 方法对处于

待检验序列前端和靠近结尾部分的断点较为敏感，而距平累加法、非参数秩检验法与之相反，对处于待检验序列种中部的断点更为敏感 [5] 。这 3 种统计方法都是假设被检验变量的单个样本是独立的且属于同一种分布类型，其中SNHT 、累加距平方法要求被检验变量满足正态分布。三种方法均能指示出断点的具体年份。

显著性水平 SNHT 累加距平 秩检验法

0.05 8.28 1.55 221

0.01 11.3 1.77 276

被检验序列长度为 48 （ 1961 ～ 2008 年），对应的统计检验临界值见表1 。

表 1 3种检验方法 0.05 、 0.01显著性水平临界值

2.1 参考台站的选取

在构建新的被检验序列之前，首先要选择参照站。选择参照站的指标如下：• 气象要素的年最大缺测日数小于 20 天。• 该站距离待检验站较近（与待检验序列台站的距离≤ 180km ），与待检验站相关系数排在前 3 位的 3 个测站作为参照站，并且相关系数通过 0.05 限制性检验。

2.2 资料序列的预处理

、

对于喀左（ 54328 ），根据距离和相关性分析，选择凌源（ 54327 ）、朝阳（ 54324 ）、叶柏寿（ 54326 ） 3 个台站作为参考台站，构建参考序列 g(x), 分别用公式（ 2 ）、（ 5 ）、（ 7 ）中的统计量 画图来表示检验结果（图 1 ）。 从图 1 看出，虽然 a 、 b 、 c 值有一定的波动变化，存在许多的波峰波谷，但并没有出现异常偏高或偏低的现象，这些值均未达到 0.05 的显著性水平（见表 1 ），也就是说序列是均一的。查看喀左的历史沿革变化，发现从 1961年至 2008 年，该站没有发生站址迁移、仪器改变、高度变化。因此，可以得出，喀左站 1961-2008 年间年平均气温序列是均一的。

图 2 为本溪县（ 54349 ）年平均气温分析结果。选取鞍山（ 54339 ）、新宾（ 54353 ）、宽甸（ 54493 ）作为参考站建立参考序列。从 a图中可以看出在60 年中后期存在一个明显的不连点，而 b没有明显的不连续点， c 图在 70 年代末存在一个超过 0.01 显著性检验水平的不连续点。查看历史台站沿革资料，该站在 1967 年 7 月 31 日由本溪县碱厂镇到本溪县小市镇中心街，水平位移了 3000米，但 1978 年却没有发现任何变化。

对于台安（ 54336 ），选取盘山（ 54338 ）、黑山（ 54335 ）、新民（ 54333 ）作为参考台站建立参考序列。分析发现 a、 b图波动不明显，没有超过 0.05 显著性水平的波峰或波谷，而 c图显示在 1977 年附近存在一个超过 0.01 显著性水平峰值，查看历史沿革数据，发现该站 1977 年 1 月 1日，由台安县城南么路子集镇迁至台安县城南郊外，观测场地四周环境发生了变化。

4 多台站检验结果分析

利用上述 3 种方法对辽宁省 48 个台站的气温序列进行了检验分析。结果分析如下：

（ 1 ）在显著性水平 0.1时，没有通过检验的台站中有非均一性原因解释的只占42%；在显著性水平 0.05时，有非均一性原因解释的占 76%

在显著性水平 0.01时，有非均一性原因解释的占 80%

这里采用显著性水平 0.01 来检验气温序列的非均一性。

（ 2 ） SNHT 检验法、距平累加法、秩检验法的检验结果见表 2 。 3 种方法显露年数占总年数的百分比分别为 60% 、 24% 、 48% ，可见 SNHT 检验法对非均一性断点最敏感。（ 3 ）距平累加法的显露年份大部分与 SNHT 检验法的显露年份相同，占其总年数的 83% 。

（ 4 ） 方法互补性方面： SNHT 检验法独立检验到断点为 10 个，占总数的 40%； 距平累加法独立检验到显露年数为 1 个，仅占占总数的 4%； 秩检验法检验到显露年数为 9 个，占总数的 36% 。 在做非均一性检验时，秩检验法与 SNHT 检验法有一定的互补性，这与

Hawkins 【 10】的研究结果一致。

（ 3 ）非均一性成因： 迁站 占总断点年数的 68%； 无法查明具体原因 32%

站号 站名 断点年份 检验方法 非均一性原因54259 清原 1979 3 迁站54237 阜新 1992 1 迁站54254 开原 1980 3 原因不明54326 建平县 1969 1 原因不明54332 辽中 1993 1 ， 2 迁站54335 黑山 1984 1 ， 2 ， 3 原因不明54338 盘山 2000 1 迁站54342 沈阳 1989 1 ， 2 ， 3 迁站54346 本溪市 1972 1 ， 2 迁站54347 辽阳市 1981 1 ， 2 ， 3 迁站54349 本溪县 1967 1 迁站54351 抚顺 2000 1 原因不明54483 草河口 1964 1 原因不明54563 瓦房店 1991 2 迁站54584 庄河 1976 3 迁站54662 大连 2001 1 原因不明54236 彰武 1965 1 迁站54249 铁岭 2004 1 原因不明54336 台安 1977 3 原因不明54452 建昌 1970 1 原因不明54455 兴城 1973 3 迁站54471 营口 1973 3 迁站54494 凤城 1973 3 迁站54579 长海 1969 3 迁站54244 康平 1982 3 迁站

表 2 3 种方法检验结果

年份 61-69 70-79 80-89 90-99 00-08

个数 5 8 5 3 4

表 3 间断点的分布情况

断点主要集中在 20世纪 70 年代，有 8 个，占总数的 32%；其次是60 年代、 80 年代均有 5 个，占总数的 25% 。而后的 90 年代、 2000 年以后的断点分别 3 、 4 ，占总数的 15% 、 20% 。 90 年代后有所减少，但无明显年代际特征。

两两的 3 变量均有的断点 3 种均无的

station t tmax tmin t tmax t tmintmax tmin

t tmin tmax t tmin tmax

非均一台站个数 26 21 32 15 19 13 10 6

占总数的百分比 54.2% 43.8% 66.7% 31.3% 39.6% 27.1% 20.8% 12.5%

1 用 SNTH 方法对 t， tmax ， tmin 进行检验，同一台站，不同变量的检验结果并不一致。

同种方法对不同要素的检验

3 变量均有断点的，迁站是主要原因

时间（年）

原 因 检验观测资料

1967 台站迁移 (向西迁移 ) 气温、降水、风速、相对湿度1972 仪器更换（维尔德风速计换成

EL型电接风向风速计风速

1977 仪器换型（天津产换上海产） 气温1980 仪器高度变化 风速1981 仪器换型（长春产换上海产） 气温1984 仪器换型（上海产换丹东产） 相对湿度1992 台站迁移 (向南迁移 ) 气温、降水、风速、相对湿度

本溪县站存在变化的时间点及原因明细表

1 元数据的增加，有可能使我们合理的阐释早期发现的可疑断点。

后续

图 19 本溪县站与参考站年平均气温差值变化图

图 35 本溪县站 (54349) 年平均气温检验结果不连续点： 1967 年，台站迁移； 1992 年，台

站迁移

T 检验法

年份 断点数1961-1970 21971-1980 351981-1990 361991-2000 222001-2008 6

年平均风速断点年份分布

S B P

占总断点的百分比 22.0% 28.7% 49.4%

3种方法对断点的敏感性（显著性水平0.01）

2 在对风速进行非均一性检验时，维尔达测风仪换电接风测风仪多会产生不连续点。

本溪县：1967年，台站迁移； 1972 年，维尔德换电接；1980年，仪器高度变化； 1992年，台站迁移；

北镇 1968年，维尔德换电接；

清原站 1968年，维尔德换电接； 1979年，台站迁移； 凌海站 ： 1964 年，维尔德换电接； 1993 年，台站迁移；

北镇 1969

清原 1968

检验站与参考站年平均风速的差值

本溪 1972

凌海 1964

断点前后变化明显 断点前后变化不明显