《中國雨季監(jiān)測指標東北雨季監(jiān)測》編制說明

1、氣象行業(yè)標準中國雨季監(jiān)測指標東北雨季監(jiān)測編制說明一、工作簡況1. 任務來源2019 年 9 月 30 日，氣象行業(yè)標準中國雨季監(jiān)測指標東北雨季監(jiān)測由全國氣候與氣候變化標準化技術委員會(SAC/TC540) 立項，項目編號為QX/T-2020-07 。前期國家氣候中心和沈陽區(qū)域氣候中心聯(lián)合完成了東北雨季監(jiān)測指標預研究項目，且編制的東北雨季監(jiān)測業(yè)務規(guī)定已由中國氣象局預報與網(wǎng)絡司發(fā)文，已在國家氣候中心和東北四省氣候中心進行了多年試運行，運行效果穩(wěn)定，起止日期監(jiān)測結果合理。2. 編制的目的目前，全國各區(qū)域雨季均已開展了業(yè)務運行，并形成了行業(yè)標準，唯獨東北地區(qū)雨季起止日期的監(jiān)測指標正處于試運行階段。雨季

2、開始和結束日期的監(jiān)測是氣象服務的重要內(nèi)容，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和政府防災減災決策等均有十分重要的作用。因此，開展東北雨季起止日期等指標的客觀識別研究，研制監(jiān)測指標，開展國省兩級的東北雨季監(jiān)測業(yè)務，并基于監(jiān)測成果開展東北雨季預測業(yè)務有著重要的現(xiàn)實意義。為了增加該項業(yè)務的規(guī)范性和服務效果的權威性，有必要使該方面的科研成果編制為標準或規(guī)范。3. 起草單位與協(xié)作單位本標準起草單位為沈陽區(qū)域氣候中心和國家氣候中心，協(xié)作單位為黑龍江省氣候中心、吉林省氣候中心和內(nèi)蒙古自治區(qū)氣候中心。4. 主要工作過程（ 1） 2014 年開始研究東北雨季起止日期客觀識別方法，并發(fā)表了2 篇 SCI 論文和 1 篇核心期刊論文。（

3、2）2015 年國家氣候中心和沈陽區(qū)域氣候中心聯(lián)合完成了東北雨季監(jiān)測指標預研究項目。（ 3）2014-2015 年，國家氣候中心和沈陽區(qū)域氣候中心組織專家，開展了多次標準研討會（兩次會議評審及多次函審），對標準進行了多次修改。（ 4）基于前期的研究成果， 東北雨季監(jiān)測業(yè)務規(guī)定于2016 年，由中國氣象局預報與網(wǎng)絡司發(fā)文。（ 5）東北雨季監(jiān)測內(nèi)容已在國家氣象業(yè)務內(nèi)網(wǎng)和沈陽區(qū)域氣候中心氣候監(jiān)測預測業(yè)務平臺中進行了集成，國家氣候中心和東北四省氣候中心進行了4 年試運行，運行效果穩(wěn)定合理。5. 主要起草人及所做的工作氣象行業(yè)標準 中國雨季監(jiān)測指標東北雨季監(jiān)測 的主要起草人有：房一禾、 龔志強、 李多、

4、趙春雨、顧正強、宋麗華、李永生、梁洪海、于秀晶、達布希拉圖、邸瑞琦。（ 1）房一禾：項目負責人，主要負責制定標準編寫方案、驗證統(tǒng)計結果，執(zhí)筆標準文本及編制說明等編寫，協(xié)調(diào)編制小組成員工作。1（ 2）龔志強：主要參加人，參與技術指導及標準合理性驗證等工作，并參與標準文本和編制說明的編寫工作。(3) 李多：主要參加人，國家氣候中心東北雨季監(jiān)測業(yè)務負責人。（ 4）趙春雨：主要參加人，參與標準技術制定和雨季起止日期合理性驗證。（ 5）顧正強：參加人，參與部分計算程序的編制。（ 6）宋麗華、李永生、梁洪海、于秀晶、達布希拉圖、邸瑞琦：參加人，對監(jiān)測指標的定義提出修改建議，并在實際業(yè)務中進行檢驗。二、標準

5、編制原則和主要內(nèi)容確定的論據(jù)1編制原則本標準嚴格按照 GB/T1.1-2009 的要求起草， 力求語言表述規(guī)范， 用語準確、 簡明，結構合理，同時本標準的編制從實際需求出發(fā)，遵循科學、準確、客觀、定量的原則，因而具有科學性、客觀性、適用性。（ 1）科學性及客觀性東北雨季（不同于主汛期）是指中國東北大部分地區(qū)在夏季的一段降水量相對集中的時期。以往常將東北和華北雨季作為一個整體來考慮，這樣考慮有兩點問題：第一，東北和華北地區(qū)的影響系統(tǒng)并不完全一致，華北雨季更多地受副高北抬影響，而東北雨季既受到東北冷渦影響，又受到盛夏的副高（夏季風）影響，因此，二者雨季的起止日期可能并不完全一致；第二，東北地區(qū)夏季

6、氣候平均降水量大于華北地區(qū)。因此，總體來講，東北雨季可能早于華北雨季開始且晚于華北雨季結束， 即開始日期早于 “七下”，結束日期晚于 “八上”（區(qū)別于東北主汛期） 。綜上所述，有必要將東北雨季和華北雨季區(qū)別分析，建立一個東北區(qū)域統(tǒng)一的監(jiān)測標準。（ 2）適用性本標準規(guī)定了單站、各省和東北區(qū)域的雨季起止日期、雨季降水量、雨季降水強度和雨季長度等監(jiān)測方法，同時也考慮了空汛的情況，國家氣候中心和東北四省（區(qū)）氣候中心已開展了業(yè)務運行，效果穩(wěn)定，起止日期合理。國家氣候中心可以從東北區(qū)域角度進行監(jiān)測，各省（區(qū)）對本?。▍^(qū)）的雨季進行實際業(yè)務監(jiān)測。(3) 可操作性、時效性強本標準是為了業(yè)務應用，要求意義明確

7、，計算方便，操作相對簡單。因而，項目組在制定本標準的時候進行了充分考慮，盡量簡化計算方法，保證所用數(shù)據(jù)有實際來源，方便進行業(yè)務運行，具有較高的可操作性。此外，計算方法均采用“向前滑動”或“向前累計”等方法，保障了宣布雨季開始和結束日期的時效性。2確定本標準主要內(nèi)容的論據(jù)本標準主要規(guī)定了東北雨季開始日期和結束日期的監(jiān)測方法，根據(jù)開始和結束日期及逐日降水量監(jiān)測，可計算東北雨季降水量、雨季降水強度和雨季長度等指標。以計算單站雨季的起止日2期為基礎，通過設定各省滿足條件的站數(shù)占總站數(shù)的比例閾值從而確定各省雨季起止日期，最后將最早開始和最晚結束省份的日期分別確定為東北區(qū)域雨季的起止日期。（具體監(jiān)測方法請

8、參考征求意見稿）三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效果1. 驗證分析利用本標準規(guī)定的方法，我們計算了1961-2019 年東北區(qū)域及各省（區(qū)）的雨季開始日期、結束日期、雨季降水量、雨季降水強度和雨季長度指標，并對以上指標歷年情況進行了合理性驗證。（ 1）雨季指標歷年值圖 1-4 分別給出歷年東北區(qū)域雨季開始、結束日期、雨季降水量、雨季降水強度和雨季長度的時間序列?？梢?，東北雨季開始日期多年（1961-2019 ）平均為 6 月 17 日，結束日期多年平均為 9 月 8 日，雨季降水量多年平均為268.2mm，雨季長度多年平均為83 天，雨季降水強度多年平均接近 0

9、（由于是降水量的標準化值），以上指標均存在較明顯的年際波動。圖 11961-2019東北區(qū)域雨季開始日期和結束日期時間序列圖 21961-2019東北區(qū)域雨季降水量時間序列3圖 31961-2019東北區(qū)域雨季降水強度時間序列圖 4 1961-2019 東北區(qū)域雨季長度時間序列（ 2） 雨季指標定義合理性分析這部分從東北區(qū)域雨季和各省雨季指標的對比、東北雨季指標與夏季降水量的關系、東北夏季降水異常年的雨季指標情況和東北降水與環(huán)流系統(tǒng)逐日演變關系四個方面來驗證雨季指標定義的合理性。1） 東北區(qū)域雨季與各?。▍^(qū)）雨季指標的對比表 1 給出東北區(qū)域及 4 ?。▍^(qū)）雨季指標的多年平均值，可見，由于東北

10、區(qū)域雨季起止日期指標的定義為：各省最早開始和最晚結束省份的日期，所以東北區(qū)域雨季起止日期較各省雨季開始日期更早，較各省雨季結束日期更晚。由表 1 可見， 4 ?。▍^(qū)）雨季開始日大致在6 月底至 7 月初，結束日期大致在8 月底至 9 月初，即雨季主要集中在7-8 月， 7-8 月是東北地區(qū)的盛夏，也是降水量最集中的時段，因此，從這個角度看，定義較合理。此外，經(jīng)過前期反復討論，絕大部分專家認為，從服務角度來講，將東北雨季定義在7-8 月較定義在“ 7 下 8 上”更合理。從 4 ?。▍^(qū)）雨季指標的對比來看，平均降水量最多的省份（遼寧）開始最早，結束最晚，降水量最大，長度最長。而平均降水量較少的省

11、份（內(nèi)蒙）與遼寧的情況相反，因此，從這個角4度看，對各?。▍^(qū)）雨季指標的定義較合理。表 1東北區(qū)域及4 ?。▍^(qū)）雨季指標的多年平均值平均開始日期平均結束日期降水量（ mm）長度（天）東北區(qū)域6月 17日9月 8 日268.283遼寧省6月 27日9月 3 日349.868吉林省6月 27日8月 29日288.563黑龍江省7月 1 日8月 27日238.256內(nèi)蒙古東部7月 2 日8月 21日184.2502）東北雨季指標與夏季降水量的相關關系由于東北雨季的定義為：東北大部分地區(qū)在夏季的一段降水量相對集中的時期，因此，東北雨季各指標理論上可能與東北夏季降水有較好的相關關系。當然，也未必完全如此

12、，這里僅給出大致的參考。由表 2 可見，除開始日期與降水量相關系數(shù)不能通過顯著性檢驗外，其他指標均通過0.01 信度的顯著性檢驗。夏季降水與開始日期的負相關說明夏季降水量偏少對應雨季開始晚，而與結束日期的顯著正相關說明夏季降水量偏少對應雨季結束早。雨季降水量越大、強度雨大、長度越長，對應夏季降水量越大，以上指標與夏季降水的關系均符合實際情況。需要說明的是，雨季的開始多數(shù)是由于一次東北冷渦過程或一次季風降水過程導致的，所以開始日期與整個夏季降水量不一定有顯著的相關關系，但結束日期與降水量相關顯著的原因有待于進一步分析。表 2東北雨季指標與東北夏季降水的相關系數(shù)（* 代表通過0.01 的信度檢驗）

13、開始日期結束日期雨季降水量雨季降水強度雨季長度夏季降水-0.120.38*0.86*0.36*0.86*3）東北夏季降水異常個例年的雨季指標情況分析表 3 給出東北夏季降水異常超過20%年份對應的東北雨季各指標值。并將東北夏季降水偏多（少）年，對應開始早（晚） 、結束晚（早） 、長度長（短） 、雨季降水量大（?。?、強度強（弱）的指標加“ * ”（即符合常理的加* ）?？梢?，東北夏季降水偏多年，開始日期偏早概率僅為3/7 ，結束日期偏晚概率達6/7 ，而偏少年開始日期偏晚概率達4/5 ，結束日期偏早概率僅為6/7 ；東北夏季降水偏多年，雨季長度偏長的概率為3/7 ，而偏少年，雨季長度偏短的概率

14、為4/5 ；東北夏季降水偏多年對應的雨季降水量均多于常年值，雨季強度均為偏強或強，而偏少年則均相反。綜上所述，東北夏季降水異常年，雨季結束日期、長度、雨季降水量、雨季降水強度4 個指標（尤其是后3 個指標）均能較好地與之匹配。進一步說明該定義較合理。5表 3東北夏季降水異常年對應的東北雨季各指標情況（* 和 _代表符合實際的情況）東北夏季降水雨季開始日雨季長度雨季降水量雨季降水年份雨季結束日(天 )(mm)強度距平百分率198537.6%7 月 1日9月 18日 *79403.8*1.6*199829.7%6月11日*9月 19日 *100*402.8*1.6*199427%6月 26日9 月

15、 4日70403.1*1.6*196426.2%6月13日 *9月 27日 *106*383.9*1.3*201325.9%6月 28日9月 13日 *77383.9*1.3*201922.9%6月 28日9月 28日 *92*364.5*1.1*196619.9%6 月 4日 *9月 15日 *103*369*1.2*1999-20.3%6月23日 *8月 26日 *64*185.8*-1.1*1968-20.5%6月18日 *9 月 9日83128.8*-1.8*1982-21.8%7月15日 *9月 19日66*172.5*-1.2*2000-25%7月20日 *9月 15日57*140

16、.2*-1.6*2007-27.77 月 1日 *8月 31日 *61*168.8*-1.3*4）東北逐日降水量與雨季主要影響因子的逐日變化分析從東北地區(qū)逐日降水量曲線變化可見，標準化值首次大于1 的日期為6 月中旬后期，與東北冷渦頻次指數(shù)由最大值到小于1 的日期和東北區(qū)域850hPa 經(jīng)向風（暫且代表影響東北地區(qū)的夏季風指數(shù)）指數(shù)穩(wěn)定大于1 的日期均一致，該日期與我們定義的東北雨季開始日期（6 月 17 日）也對應一致。此外，東北逐日降水量曲線大致在8 月 29 日穩(wěn)定小于1，大致在 9 月上旬，冷渦指數(shù)大于 0 且 850hPa 經(jīng)向風指數(shù)較穩(wěn)定地小于0，此時季風南撤，冷渦再次開始作為主要

17、因子影響東北地區(qū)，該時間點與東北雨季結束日期對應較一致。綜上所述，定義的雨季開始和結束日期較合理。6 月中旬起，冷渦頻次開始小于1，而東北區(qū)域850hPa 經(jīng)向風指數(shù)穩(wěn)定大于1 ，說明此時東北冷渦對東北地區(qū)的影響減小，夏季風對東北地區(qū)的影響變大。但由于此時冷渦指數(shù)仍大于0，冷渦仍對東北地區(qū)有一定影響。注意到此時亦是東北夏季降水開始顯著增加的時間點（圖5 上），因此，作為東北雨季開始日期是合理的。歷年該時期，東北地區(qū)既可能受到東北冷渦影響也可能受夏季風影響，而華北雨季更多是受夏季風影響，這也是東北雨季早于華北雨季的原因之一。6圖 5 東北逐日降水量（上）東北冷渦頻次指數(shù)（中）和東北區(qū)域850hPa 經(jīng)向風指數(shù)（下）（以上指數(shù)均為氣候態(tài)平均，且做了標準化處理）2. 預期效果本標準規(guī)定了東北雨季起止日期等指標的計算方法。預期利用該方法可計算得到歷史東北區(qū)域及各?。▍^(qū)）雨季起止日期等指標，同時可以根據(jù)該方法對每年雨季起止日期進行實時監(jiān)測。本標準可應用于國家級和?。▍^(qū)）級開展雨季監(jiān)測業(yè)務和服務工作，也可為雨季預測提供基礎。從驗證分析來看，以上預期效果均已達到。四、采用國際標準和國外先進標準的程度，以及與國際、國外同類標準水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機的有關數(shù)據(jù)對比情況本標準為國內(nèi)制定的行業(yè)標準，未查閱到與此有關的國際標準和國外先進標準，因此本標準的制訂沒有采用國