一、基本气候指标的统计方法

在气象资料整理工作中,最基本的气候指标有总数、平均值、极值、较差、频率、变率等。

(一)总数

有些气候要素需要用总数表示,例如,日照、降水、积温等,需要统计在某一时段(如日、月、年)内的总数。总数(X)的计算公式为:

X = x1 + x2 + x3 +Λ Λ x n

式中 x1、x2、x3⋯⋯xn 为该时段内,每次观测记录的数值。例如月降水量为该月各降水日的日降水量的总和,年降水量为一年 12 个月各月降水量的总和。

又如,积温就是温度的总和,积温通常用来表述某地的热量条件。积温有活动积温和有效积温两种统计法。活动积温是指在作物生长期内,高于生物学最低温度(如≥5℃,≥10℃,≥15℃等)的日平均温的累积,如某地某年在 4 月 21 日至 10 月 7 日之间,169 天的日平均温均在 15℃以上,这 169 天的日平均温的总和,就是该地这一年≥15℃的积温。有效积温是指活动温度与生物学最低温度之差值的累积。如上例在每日日均温中减去 15℃之后, 所余冬日差值的累积,即为该地的有效积温。

(二)平均值

通常用的平均值,多为算术平均值(还有滑动平均值)。平均值有日、候、旬、月、年等时段的平均值。统计方法是将某一气象要素的观测记录资料,逐次、逐日、逐月或逐年相加,除以相加的次数(n),就可得该时段的平均值( X ),计算公式如下:

X = x1 + x 2 + x 3 +Λ Λ x n

n

现以气温的平均值为例,说明各种平均值的计算法:

1、日平均气温 在一天有 24 次(每小时一次)观测记录的气象台站,将

24 次观测记录值相加,除以 24,就得出该日的日平均温。一般气象站只有四次观测,其日均值就是四次观测值的平均数。若每日只有 08、14、20 时三次观测的气象站或学校,其日均温的计算法是:用当天最低气温和前一天 20 时的观测值的平均值,代替 02 时的气温值,与其他三次观测值相加,除以 4, 其商即是日均温。日平均气温是各种平均气温统计的基础。

观测三次的相对湿度、地温等日均值的计算,则为:2×08 时观测值与14 时和 20 时的观测值相加除以 4。

2、候平均气温 是以 5 日为时段的日均温的算术平均值。每月分为 6 候,

不足或超过 30 天的月份,最后一候可跨月计算。全年为 73 候。

3、旬平均气温 是以 10 天为时段的日均温的算术平均值。每月分上、中、下三旬,下旬为 10 天或 11 天(2 月除外)。

4、月平均气温 是某月各日日均温的算术平均值。

5、年平均气温 是一年 12 个月月平均气温的算术平均值。

在表述一地气候特征或气候形成时,常用各气候要素的多年平均值。如地理书中所说某地年平均气温,即指该地多年年平均气温的算术平均值。

(三)众数

众数是指某一气象要素的一系列数值中,出现频数最多的数值,它能代表大多数情况。有些气象要素的算术平均值没有什么意义,如风向。从[表12]可以看出北京某年一月份风向出现次数最多的是北风,其次是西北风。

[表 12] 北京某年 1 月份风向出现次数统计表

风向

N NE E

SE

S

SW

W

NW

次数

140

100 92

70

67

50

83

116

(四)极值和较差

平均值只能表示某一气候要素在一定时期内的平均状况,而不能说明其变化情况;因此,需要用极端值和较差表述某气候要素的变化情况。

1、极值有绝对值和平均极值。绝对极值即观测时期内所出现的最大(高) 值和最小(低)值。如某地 7 月的绝对最高气温 38.0℃,是指该地某年 7 月每日最高气温中的最高值;而 7 月的平均最高气温为 35.1℃,是指该月某日最高气温的算术平均值。前者为绝对值,后者为平均极值。

2、较差 又称振幅,是指同一时期内某气象要素最大值和最小值之差, 如日较差、年较差等。绝对最大值和绝对最小值之差,称为绝对较差,表示所统计时期内某气象要素的最大变动范围。例如,某地多年绝对最高气温为40.3℃,绝对最低气温为-11.2℃,则该地的气温绝对较差为 51.5℃。平均最大值和平均最小值之差,称为平均较差。例如某地 1 月平均气温(月平均气温最大值)为-50.1℃,7 月平均气温(月平均气温最大值)为 15.1℃,则该地的平均年较差为 65.2℃。

(五)距平和变率

个别年(月)份气象要素值(x)与多年(或月)平均值( X )之差, 称为距平(d),d=x- X 。例如,某水文站年平均降水量为 1143.0 毫米,而实际每年降水量,有的大于、有的小于多年平均值;大的为正距平,小的为负距平。将各年距平的绝对值相加除以统计的年数,则为平均距平,( d ):

d = d1 + d2 + d3 +Λ Λ +d n

n

变率有绝对变率和相对变率,上述平均距平值即为绝对变率。平均距平值与年平均值的百分比为相对变率(D):

= d × 100% X

在进行降水量统计时,除为分月、分年统计其平均降水量外,特别要注意其极值(最大和最小年降水量)和变率。例如,某水文站 83 年的记录,年

平均降水量为 1143.0 毫米;而 1941 年降水量达 1659.3 毫米,正距平为 516.3 毫米,最大正变率为(+)45.2%:1872 年降水量则只有 709.2 毫米,该年负距平为-433.8 毫米,最大负变率为(-)38.0‰。该站的年降水量平均相对变率为 11%。

(六)频率

频率是指某气象要素在一定时段内出现的次数与该时段内观测总次数的百分比。例如,某地某年 6 月份每晚 20 时观测曾出现雷暴 8 次,则该地 6

月份 20 时出现雷暴的频率为 8÷30×100%=26.7%。又如某地 6 月份平均气温在 22.0~27.0℃范围内变动,经常出现在 23.0~26.0℃范围内的频率是87.5%。可见频率能表示一地某气候要素在某一时段内出现的频繁程度,它对表述一地气候特征也是非常必要的。