气候统计简介

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气候统计是气候学一个分支。对气象资料进行审查、订正，并利用数理统计方法整理和分析资料，求出各项气候指标，研究气候形成规律和特征的学科。气候统计能广泛地为国民经济各部门提供必要的气候资料。

中文名称

气候统计

英文名称

climatic statistics

定　　义

气候分析中进行的数据统计及采用的统计方法。

应用学科

大气科学（一级学科），气候学（二级学科）

气候统计量通常要求有较长年代的记录，以便使所得的统计结果比较稳定，一般取连续30年以上的记录即可。为了对某区域或全球范围的气候进行分析比较，必须采用相同年份或相同年代的资料。为此，世界气象组织曾先后建议把1901～1930年和1931～1960年两段各30年的记录，作为全世界统一的资料统计年代。在一些气候变化不大的地区，或对于一些年际间变化较小的要素，其连续10年以上的统计结果，也具有一定的代表性。

气候资料的基本统计平均值

是基本气候资料中最常用的统计量。必须统计平均值的气象要素，有气压、气温、湿度、风速和云量等。日平均值是一昼夜的 24次、8次或 4次观测值的平均数据。候平均值、旬平均值和月平均值，分别为每 5天、10天和30天（或31天）中的日平均值的平均数据。年平均值则为一年12个月的月平均值平均所得的数据。多年平均值为某要素逐年同期的平均值，在相当长（至少连续30年）的时期内平均所得的数据。为了解气候的变化或某气象要素的变化，还常用距平值。它是一系列数值中的个别值与平均值之差。个别值大于平均值者称正距平，小于平均值者称负距平。主要有对多年平均值的偏差、气候要素在某一特定地点的数值与该要素在该地所在纬圈的平均值之差等。

气候资料的基本统计总量

是某气象要素观测值在一定时段内的累积量。如：某年7月的月降水量，就是该年 7月1～31日所有各日降水量的总和；某年的年降水量则为该年 1～12月各月降水量的总和。统计总量的要素有：降水量、日照时数、蒸发量和辐射量等。

某气象要素自有观测记录以来的极端数值或在某特定时段的极端数值。实际应用的有平均极值、极端极值和一定保证率的极值等三种。平均极值是指对每天观测到的某项极值(如最低温度)进行旬、月、年和多年平均的结果。如北京在1951～1970年的20年间,7月平均最高气温为31.1°C，1月平均最低气温为-10.0°C。极端极值是从某要素在某时段的全部极值观测记录中挑选出的最极端的数值（表1）。如北京在1951～1970年的20年中，极端最高气温曾达到40.6°C（1961年6月10日）,极端最低气温为-27.4°C（1966年2月22日）。

气候资料中的极端极值同统计的时段（候、旬、月、年）和记录的年代有关，时段和记录的年代不同，极端极值就可能不同。

在解决许多实际生产任务时,往往不取极端极值,而取某种保证率的极值,如取30年（或50年、100年甚至更长时段）一遇的极值。这种极值是根据一定时间的实测资料，按照数理统计极值频数分配理论计算出来的。

将某气象要素的全部观测序列，按数值大小分成若干组，各组中所含的次数称为频数；各组的频数所占总次数（即各组频数的总和）的百分比即称为频率。将频率按一定顺序逐个累加的结果，称为累积频率。

为表示某地在一定时间内的风向和风速的频率，常用形似玫瑰花朵的风玫瑰图。风向一般用 8个方位或16个方位表示。风向风玫瑰的模量，表示各风向的频率。频率最高，表示该风向出现的次数最多（图1）。风玫瑰图通常有年、季和月等多种，也有按特定风速绘制的风玫瑰，如大于10.0米/秒或小于3.0米/秒的风向风玫瑰等。风玫瑰图可供城市规划、 港口和机场设计、工厂建筑设计以及气候研究等方面使用。

表示气象要素观测资料序列变动程度的数量。气候学中一般用相对平均差()表示变率,即：

式中为各观测值序列,塣 为多年平均值，为序列样本数。在气候学中，将上式的分子部分，即距平绝对值的平均称为平均绝对变率,为以百分率表示的相对平均差，称为平均相对变率，或简称变率。

变率的大小表示该要素年际间变化的程度。降水变率是使用较广的一种统计量，常用来比较不同地区降水的多年变化特征和旱涝特征。例如，开罗和仰光两地降水量的年平均绝对变率虽然都是17毫米，但是年平均降水量却分别为 34毫米和 2540毫米，所以开罗年降水量的平均相对变率为17/34=50%，而仰光则为17/2540=0.68%。这表明开罗年降水量的年际间变化很大；而仰光则很小，年降水量相当稳定。中国大部分地区的降水变率都比较大（表2）。

极端气候的气候指标有：极端温度、极端降水及其他指标。

极端气候极端温度

极端温度是指一天中观测到的气温最高或最低值超过一定界限的情况。其统计方法如下：

对一年中各月的每日观测项目中的最高温度和最低温度(逐日)，统计其最高和最低温度的平均值就得到各月平均最高温度和最低温度。

从一年的各月逐日观测项目中的最高温度和最低温度中挑出最大值和最小值即得到各月的绝对最高温度或绝对最低温度并记下其出现日期即得到绝对最高温度或绝对最低温度及其出现日期。因此，绝对最高温度或绝对最低温度，是指某一日、一月或一年中所仅仅发生的最高温度、最低温度。

年平均最高温度和最低温度，一般是指一年中最热月或最冷月的平均最高和最低温度。也有人统计其相应的平均温度。在历年的各月绝对最高温度或绝对最低温度及出现日期中，选出最大和最小值即作为极端最高(低)气温与其出现日期(年份日期)以同样的方法，对于地面温度也可求得上述相应的极端项目。例如，最高地面温度和最低地面温度(逐日)；平均最高地面温度和最低地面温度；绝对最高地面温度或绝对最低地面温度及其出现日期；年平均最高气温和最低气温；极端最高(低)地温与其出现日期(年份日期)等。

极端气候极端降水

极端降水是指日降水强度大，达到或超过1979/1980--2010/2011冬季日降水序列第90百分位的阈值、持续时间超过3天或不中断的大范围强降水现象。其统计方法如下：

对于某一地点或地区而言，首先应以该地逐日降水量记录资料为基础，从中挑选出各个月份的一日最大降水量及其出现日期；各个月份的最长连续雨日数；各个月份的最长连续无雨日数，也可就此挑选出各季(或年)的上述统计指标。这里需要注意的是，最长连续雨日数或最长连续无雨日数都是对所统计时期而言的“连续”，不能有“中断”。为了研究和业务需要，有时还要求对一段历史时期(多年)中的历年统计其相应的极端降水指标，比如，30年中的极端最大降水量及其出现日期(年份)；最长连续雨日数；最长连续无雨日数等。

极端气候其他指标

上述这些极端气候指标，都是从逐日气候资料记录中，经过极其简单的统计得到的。其他各种气候要素如风速风向、湿度、云量、日照时数与日照百分率、各种特殊天气日数(如沙尘暴、雾、冰雹、雷暴、积雪、霜日及其初终期与间隔日数等)的极端值也都可作类似的统计。各级气象部门一般都有现成的整编过的资料为用户提供。然而，为了研究气候变化，尤其是为了研究极端气候事件及其变化的需要，原有的常规观测项目中所能简单获取的极端气候指标，往往不敷需要。不但要从整体上增加项目的覆盖面，而且更应深刻揭示其内涵。

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气候分析是指从研究一地气候要素变化的规律着手，分析气候随时间的变化规律及其在空间分布的特征。

气候分析是根据统计学和气候学原理．对气象资料进行统计、分析。结合气候调查，从中寻找气候特征和规律，为预防自然灾害，开发利用气候资源服务。

气候分析主要包括气候监测、气候重建、气候诊断、气候评价和气候预测这五个方面的内容。

中文名称

气候分析

英文名称

climatic analysis

定　　义

根据气候资料分析研究气候特征及其变化规律。

应用学科

海洋科技（一级学科），海洋科学（二级学科），海洋气象学（三级学科）