GB/T 33670-2017 气候年景评估方法

　　ICS 07 . 060 A 47

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33670—2017

　　气候年景评估方法

　　Assessmentmethodforannualclimaticstatus

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33670—20 17

　　GB/T 33670—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国气象局提出。

　　本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会(SAC/TC 540)归口 。

　　本标准起草单位：国家气候中心、福建省气候中心。

　　本标准主要起草人：叶殿秀、高荣、邹燕、王岩。

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　　气候年景评估方法

　　1 范围

　　本标准规定了气候年景的评估指标、等级及划分方法。

　　本标准适用于全国和区域的气候年景评估。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　气候平均值 climaticnormal

　　气象要素 30 年或以上的平均值。

　　注：本标准根据 WMO 规定取最近三个年代的平均值作为气候平均值。 如：2011 年—2020 年期间，气候平均值取1981 年—2010 年的平均值;2001 年—2010 年期间，气候平均值取 1971 年—2000 年的平均值。

　　[GB/T 20481—2006,定义 2 . 11]

　　2.2

　　标准差 standarddeviation

　　序列中各数据与其气候平均值偏离程度的平均值。 其具体计算方法见附录 A。

　　2.3

　　百分位数 percentile

　　将一组数据从小到大排序，并计算相应的累计百分位，某一百分位所对应数据的值即为这一百分位的百分位数。 其具体计算方法见附录 B。

　　[QX/T 280—2015,定义 2.2]

　　2.4

　　气温年景指数 indexofannualtemperaturestatus

　　综合反映某年内气温偏离气候平均值的程度指标。

　　2.5

　　降水年景指数 indexofannualpreciptationstatus

　　综合反映某年内降水偏离气候平均值的程度指标。

　　2.6

　　气候年景 annualclimaticstatus

　　综合反映某年内主要气候要素偏离气候平均值的程度。

　　2.7

　　气候年景指数 indexofannualclimaticstatus

　　综合反映气候年景的指标。

　　2.8

　　气候年景等级 gradeofannualclimaticstatus

　　气候年景指数的级别划分。

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　　2.9

　　标准化降水指数 standardizedprecipitationindex

　　SPI

　　假设某时间段降水量服从 Γ概率分布，对其经过正态标准化处理得到的指数。 具体计算方法见附录 C。

　　3 气温年景指数

　　气温年景指数计算见式(1) :

　　I/N …………………………

　　式中：

　　It —气温年景指数;

　　Ti，j —为第 j 站第i旬平均气温;

　　-

　　Ti，j —为第 j 站第i旬平均气温的气候平均值;

　　σi，j —为第 j 站第i旬平均气温的标准差;

　　N — 区域内参加统计的站数。

　　4 降水年景指数

　　降水年景指数计算见式(2) :

　　I/N …………………………

　　式中：

　　Ip — 降水年景指数;

　　(SPI30)i，j —为第 j 站第i旬末的 30 天标准化降水指数;

　　N — 区域内参加统计的站数。

　　5 气候年景指数

　　气候年景指数计算见式(3) :

　　Ic = It + 3 × Ip …………………………( 3 )

　　式中：

　　Ic —气候年景指数;

　　It —气温年景指数;

　　Ip — 降水年景指数。

　　6 气候年景等级

　　6 . 1 气候年景等级

　　气候年景划分为五个等级，分别是好、较好、一般、较差、差。

　　气候年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级见表 1 。

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　　表 1 气候年景等级划分

　　6 . 2 百分位数阈值确定方法

　　将代表气候平均值的 30 年气候年景指数值采用百分位数法确定阈值，具体阈值为：第 10 百分位数(以 P10 表示);第 30 百分位数(以 P30 表示)，第 70 百分位数(以 P70 表示)，第 90 百分位数(以 P90 表示)。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)标准差计算方法

　　标准差计算方法见式(A. 1)、式(A. 2) :

　　犢犻 …………………………( A.1 )

　　…………………………( A.2 )

　　式中：

　　狀 —序列 犢 的样本数;

　　-

　　犢 — 序列 犢 的平均值;

　　σ —序列 犢 的标准差。

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　百分位数计算方法

　　百分位数计算方法见式(B. 1) ~式(B. 3) :

　　Λ

　　Qi(P)= (1 -γ) X(j)+ γX(j+1) …………………………( B.1 )

　　j=int[P × n+ (1 +P)/3] …………………………( B.2 )

　　γ = P × n+ (1 + P)/3 -j …………………………( B.3 )

　　式中：

　　Λ

　　Qi(P)—第 i个分位数;

　　X — 升序排列后样本序列;

　　P — 百分位数;

　　n —序列总数;

　　j —第 j 个序列数。

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　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　标准化降水指数(SPI)计算方法

　　C.1 事件概率近似估计值

　　假设某时段降水量为随机变量 x，则其 Γ分布的概率密度函数见式(C. 1) ~式(C. 5) :

　　fxγ-1 e-x/β x>0 ………………………… xγ-1 e-xdx …………………………( C.2 ) …………………………( C.3 )

　　= / …………………………( C.4 )

　　A xi …………………………( C.5 )

　　式中：

　　xi — 降水量样本;

　　— 降水量气候平均值;

　　β —尺度参数，β>0;

　　γ —形状参数，γ>0。

　　确定概率密度函数中的参数后，对于某一年的降水量 x0 ,可按式(C. 6) 求出随机变量 x 小于x0 事件的概率为：

　　P(xdx …………………………

　　利用数值积分可以计算用式(C. 1)代入式(C. 6)后的事件概率近似估计值。

　　C.2 降水量为 0 时的事件概率

　　由式(C. 7)估计：

　　P(x=0) =m/n …………………………( C.7 )

　　式中：

　　m — 降水量为 0 的样本数;

　　n — 总样本数。

　　C.3 标准化降水指数

　　对 Γ分布概率进行正态标准化处理，即将式(C. 6)、式(C. 7) 求得的概率值代入标准化正态分布函数，即：

　　P(xx ……………………( C.8 )

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　　对式(C. 8)进行近似求解可得：

　　Z=S …………( C.9 )

　　t …………………………( C.10 )

　　式中：

　　P—式(C.6)或式(C.7)求得的概率，并当 P>0.5 时，P 的值取 1.0-P，S=1;当 P≤0.5 时，S= -1。

　　c0 =2 . 515 517 ;c1 =0 . 802 853 ;c2 =0 . 010 328 ;d1 = 1 . 432 788 ;d2 =0 . 189 269 ;d3 =0 . 001 308 。由式(C. 9)求得的 Z 值就是此标准化降水指数 SPI。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 20481—2006 气象干旱等级

　　[2] GB/T 21983—2008 暖冬等级

　　[3] GB/T 29457—2012 高温热浪等级

　　[4] QX/T 280—2015 极端高温监测指标

　　[5] 郭迎春，张广录，阮新，张中杰.气候对农业影响的定量评价模式及方法研究—以河北省为例[J].地理学与国土研究，2002,18(4) : 100-103

　　[6] 高歌，黄朝迎.中国水资源年景评估方法及其应用研究[J] . 应用气象学报，2005,16(Suppl.) : 105-110

　　[7] 孙家民，黄朝迎.中 国农业气候年景的评估及预测 [J] . 应用气象 学 报，2005 , 16(Suppl.) : 111-115