目前通用的几种换季标准

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目前通用的几种换季标准

2024-07-12 21:53| 来源: 网络整理| 查看: 265

每年季节转换之时,许多朋友都会关⼼本地⽓象部⻔宣布的换季时间。不过,对于⽓象台宣布的官⽅换季时间究竟是如何计算的?采⽤的是什么标准?⼤部分⺠众对此仍然知之甚少,本⽂就简单介绍⼀下现⾏的⼏种换季标准。

作者:气象爱好者shear/中国气象爱好者

编辑:天文在线

标注:本篇文章为原创,转载请取得授权,并注意保持完整性和注明出处!禁止以任何形式的部分或全部、抄袭或变相抄袭本文,一经发现必追究!

在开始介绍换季标准之前,⾸先我们需要解释清楚⼏个名词:⽇平均⽓温、冬⽇、夏⽇、春⽇和秋⽇。

1)我国的⽇平均⽓温不是简单的⽇最⾼/最低⽓温平均,⽽是每天2点、8点、14点和20点4个时刻的整点温度的平均值,所有计算结果均只保留⼀位⼩数(如9.95记为10.0)。

2)在计算完成⽇平均⽓温的基础上,我们将⽇平均⽓温数值按照季节进⾏划分,可以得到四种分类即:春⽇、夏⽇、秋⽇和冬⽇。具体划分标准如下表:

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注:春日和秋日虽然都处在21.9度∼10.0度这个区间,但需要注意区分,上半年出现则为春日,下半年出现则为秋日。(严格来说出现在1月16日∼7月15日之间为春日、出现在7月16日∼1月15日之间为秋日)

所以⽓象意义上的四季其实可以理解为⽓温持续稳定在某⼀区间内的四个不同时间段,⽐如夏季就是⽇平均⽓温稳定在22度之上的⽇⼦。不过这⾥就出现了⼀个问题,既然是“季节”划分,肯定是要持续⼀段时间才能称之为“季节”,不可能出现只有⼀两天的春季或是其他季节。因此所有换季标准的区别就在于如何定义这个“持续⼀段时间”上,那么接下来,我就⼀⼀为⼤家介绍⽬前存在的⼏种换季标准。

1、五⽇连续平均法(简标)

这是所有换季标准中最简单粗暴的⼀个标准,因为此标准实在太过直截了当、⾮常简单易懂,因⽽被俗称为“简标”。简标换季标准具体内容是:连续五天及以上⽇平均⽓温达到换季标准即为换季成功,以连续⽇期中的第⼀天作为换季⽇。⽐如某地⼊春需要连续5天⽇平均⽓温达到10度,这5天中的第⼀天为春季开始⽇;⽽如果只有连续三天、四天达到10度则⼊春失败,其他换季也是⼀样的情况。

例⼦:2018年10⽉初华南换季情况

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如上表,福州在10.10~10.14之间下半年第⼀次连续出现了5个⽇平均⽓温低于22.0度的秋⽇,所以这五天中的第⼀天也就是10.10即为福州2018年秋季的开始⽇;⽽厦⻔、北海均只有2~3天连续秋⽇所以本轮简标⼊秋失败,需要⼀直等到后⾯满⾜连续五天的标准才能最终确定秋季开始⽇。

简标计算只需要5天就可以判定是否换季,所以时效性很强、计算简单,⽽且也最通俗易懂。许多地⽅的新闻报道主要就是采⽤这种⽅法进⾏计算。不过简标虽简,问题却不少,其中最为⼈所诟病的问题就是极不稳定,很容易出现脱离实际情况的结果。最搞笑的⼀个例⼦就是2014年1~2个份,上海曾经在1⽉29⽇~2⽉2⽇连续5天⽇平均⽓温达到10度,按照简标判断上海当年就在1⽉29⽇⼊春了,⼏乎创造历史;然⽽2⽉2⽇新⼀轮寒潮赶到,上海此后连续20多天平均⽓温再没超过10度,等到下⼀次出现连续5天春⽇就已经是3⽉15⽇了。如果按照1⽉29⽇作为上海⼊春的时间,那么上海居然在春季出现了持续近⼀个⽉的“春寒”,实在是匪夷所思。(⻅下图)

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⾯对类似上海这种极端情况,后来有⼈进⼀步完善了简标,增加了“⼆次判定”以消除极端值,也就是考虑“返季”问题,即在某地达到换季标准后,如果再出现连续不达标的情况,就要⽐较连续达标与连续不达标的时间谁更⻓;如果连续达标时间更⻓,那么原先的换季时间不变,如果不达标的时间更⻓,那么原先换季时间作废,重新开始计算。还是上海14年的例⼦,在1.29~2.2连续5天春⽇后,上海⼜出现了连续20多天的冬⽇,所以原先1.29的⼊春时间作废,只能寻找下⼀个满⾜连续5天春⽇的时间段——也就是3.15~3.19,以第⼀天3.15作为⼊春时间,这样⼀来剔除了某些年份的极端情况,似乎换季结果就合理多了。(不过也有很多地⽅并不考虑简标返季问题)

虽然增加了⼆次判定,但是简标的其他问题还是存在,最重要的是“连续5天”这个硬指标本身也有⼀定的不合理性,⽐如连续四天成功却在第五天失败了,等到第六天却⼜成功了之类的这种“运⽓问题”始终存在⽽且⽆法避免(如下图2012年福州的坎坷⼊夏之路),出现这种原因主要是⽓温正好在换季温度附近上下波动,此时“运⽓”成分就开始凸显出来了,这也为很多诸如“五天之痒”的运⽓论、⼈品论提供了发挥的余地。⾯对简标存在的结构性问题,如何有效缩⼩实际误差,并且制定⼀个更加贴合实际的换季标准成为很多学者和⽓象爱好者研究的热点。

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2、滑动平均法(滑标)

早在本世纪初,由于简标存在的问题⽇渐凸显,有很多学者提出了要使⽤新的换季标准,希望以此能纠正简标带来的巨⼤误差。2012年开始,国家⽓候中⼼开始采⽤⼀种全新的换季标准《QXT152-2012》,也就是我们今天常⻅的滑动平均法(简称滑标)。相⽐较简标,滑标的计算量、计算周期明显增加,很明显⽐简标复杂多了。那么滑标复杂在哪呢?

⾸先第⼀步,我们还是⼀样要计算某⽇的⽇平均⽓温,然后再计算某⽇均温加上之前连续四天的⽇均温共5天均温的滑动平均值,我们可以把这5天视为⼀组;接着就是要观察此后能不能凑够连续5组或以上滑动平均温度满⾜换季温度,如果满⾜,就选择第⼀组中第⼀个满⾜换季温度的⽇期作为换季⽇;如果不满⾜,就推倒重来。

具体例⼦如下表所示,这是2018年漳州⼊夏的滑动平均计算列表。可⻅3⽉30⽇的滑动平均⽓温其实就是3⽉26⽇~30⽇连续5天每天的⽇平均⽓温之和除以5得到21.78,⽽从3⽉27⽇~31⽇的第⼀组⼀直到4⽉1⽇~5⽇的第六组已经连续有6组滑动平均⽓温⾼于22.0度,也就是说有6个夏组(夏组指滑动平均达到22.0度的简称),超过了5组的要求,因此漳州本次滑标⼊夏成功。最后,我们寻找第⼀组中出现的第⼀个夏⽇即3⽉30⽇初步作为本次⼊夏起始⽇(换季⽇)。

完成了上⾯的计算仅仅只是结束滑标计算中的第⼀部分,接下来事情还没有完。前⽂说过,有些年份出现的极端天⽓容易造成异常结果,虽然滑标通过滑动平均的⽅法过滤了⼀部分极端情况,但还是难免出现意外事件,因此滑标为了万全起⻅同样有⼆次判定的要求,不过这个⼆判与简标⼤不相同。 接下来就是滑标计算中同样麻烦的第⼆部分。

我们需要将某地1981-2010年的30年⽓候数据进⾏整编,计算出单⽇的常年平均⽓温,对照每⽇温度同样按照前⾯滑标计算⽅法得出常年平均换季时间(⽐如北京常年11⽉1⽇⼊冬)。得出这个⽇期后,再与之前第⼀部分初步得出的换季⽇进⾏⽐较,如果两个⽇期相差在±15天及以内,那么之前初步得出的换季⽇就不⽤再考虑返季问题直接作为最终结果;但是如果超过了15天,就必须考虑返季的问题了,也就是进⼊滑标计算的第三部分——⼆次判定。(⽐如漳州常年同期是在4⽉底⼊夏,很显然2018年3⽉30⽇的⼊夏时间严重偏早了)

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万⼀经过第⼀第⼆部分的计算,还需要进⼊第三部分进⾏⼆次判定,就⽐如前⾯提到的漳州⼊夏,情况就更麻烦了。⼆次判定的具体办法如下:接着前⾯的计算⽅法⼀直算下去,直到出现第⼆次有连续5组或以上达标的情况,然后⽐较两次达标之间满⾜换季温度和不满⾜换季温度的组数,如果满⾜的多,则之前初步得出的换季⽇就确定为最终结果;如果不满⾜的多,则之前初步得出的换季⽇就作废了,需要重新开始计算。

接下来我们依然举漳州的例⼦:根据之前计算漳州在3⽉30⽇已经满⾜换季的要求,但是此时距漳州常年平均⼊夏时间早了近⼀个⽉,所以必须进⾏⼆次判定。根据此后⼗⼏天计算的滑动平均⽓温,⼀直到4⽉12⽇~16⽇才⼜出现了连续5组的夏组(滑动均温达到22度),然后我们⽐较前后夏组和春组个数,从3⽉31⽇第⼀次达标到4⽉12⽇第⼆次达标的前⼀天,共出现了8个夏组、4个春组,由于8>4即夏组多于春组,所以⼆次判定中返春失败,漳州2018年的⼊夏时间就确定为之前初步得出的3⽉30⽇。(⻅下图)

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滑标计算⽅法显然极其复杂,还牵扯到常年均值的计算、⼆次判定等等烦⼼事,所以往往需要⼗⼏⼆⼗天才能得出最终结果,很明显对追求时效性的新闻媒体报道不利,所以在社会服务⽅⾯是存在局限性的。但是严格来说,滑标计算⽅法有效过滤了当⽓温在换季温度附近时上下波动时的⼲扰,从⽽反映出温度的实际趋势,因此很相较于简标更加严谨科学,国家⽓候中⼼⽬前就是使⽤滑标计算换季。不过现阶段只能说提倡使⽤滑标计算换季,当然也不反对继续使⽤简标换季标准——尤其是在新闻报道⽅⾯,两者当前实际处于“双轨并⾏”的模式。

3、积温标(农标)、候平均⽓温稳定通过法(稳定标)

1)⽬前有使⽤的换季标准中,还有⼀种特殊的换季标准,我们称之为积温标或者农标;顾名思义这种标准是⼴泛应⽤在农业⽣产活动中,对于⽣活在城市中的我们可能会⽐较少⻅。积温标的计算⽅法同前⾯滑标类似,也是计算5天的滑动平均⽓温,与换季温度进⾏⽐较。但接下来的⽅法就完全不同了。与滑标连续五组即可达标不同,积温标是典型的双重标准,对换冷季(如⼊秋、⼊冬)采取“⼀票否决制”,哪怕你之前刷了⼀个⽉的夏组,只要后⾯出现⼀个秋组,这前⾯⼀个⽉的夏组就全部作废,⼀切从头开始;但是对换暖季(⼊春、⼊夏)仍然采取与滑标相同的计算⽅法。换⾔之,这是专⻔针对下半年的换季标准。

这种针对换冷季的计算⽅法和活动积温的计算⽅法类似,所以得名积温标。这种标准其实是为了农业上的⽣产安全制定的,因为转暖对植物⽣⻓可以起促进作⽤,但是在变冷的过程中就很可能影响植物正常⽣⻓。下⾯举个例⼦,⽐如2018年的武汉⼊冬过程(下图):如果按照滑标计算,需要到12⽉6⽇~10⽇才有连续5个冬组,这样计算换季⽇为第⼀个冬组中的第⼀个冬⽇,也就是12⽉4⽇;但是如果按照积温标,由于⼊冬属于换冷季,所以采⽤“⼀票否决制”的形式,我们看到早在11⽉20⽇当天的滑动平均⽓温就只有9.68度——出现了冬组,所以就直接判定⼊冬,并且以该冬组中的第⼀个冬⽇即11⽉17⽇作为换季⽇。不论此后出现多少秋组甚⾄夏组,只要前⾯有⼀个冬组出现,后⾯的情况就⼀概不管了。

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2)与积温标类似的换季标准还有⼀种候平均⽓温稳定通过法,简单来说就是积温标的增强版,这种标准不再设置换暖季与换冷季之间的“双重标准”,全部按照“⼀票否决制”来进⾏计算,由于其要求特别严格、换季后必须始终稳定在相应的温度区间内,所以也可以称作是“稳定标”。不过严格来说,这种⽅法反⽽⽐积温标更加接近活动积温的计算⽅式。本世纪初,南⽅部分省会城市曾经使⽤过这种⽅法,不过近年来由于滑标的推⼴,稳定标已经很少使⽤了。

稳定标同样对农业⽣产有很⼤的意义。其实稳定标的⽬的就是要得出⽓温确保在⼀个区间内的最⻓连续时间段,⽐如说2015年5⽉23⽇杭州滑标⼊夏,此后⼀直到7⽉6⽇已经出现了连续40多个夏组,但就是因为7⽉7⽇这组滑动平均低于22度,所以按照积温标之前的夏组全部作废,⼊夏从头开始计算,最终2015年杭州直到7⽉9⽇才最终满⾜了积温标的⼊夏要求,⽐滑标、简标、积温标的⼊夏时间晚了⼀个多⽉。

当然,积温标⽬前⼤部分应⽤于农业、稳定标也是早年部分⽓象台使⽤的⽅法,现在只有很少的地⽅⽓象台会采⽤这两种⽅法计算换,这⾥我就简单提⼀下。

4、其他换季标准

除了简标、滑标和积温标三种⽅法外,还有⼀些⽐较特殊的换季标准,⽐如根据⼤⾃然的物候来判断季节、或者⼲脆简单粗暴按照⽉份直接划分、不看⽓温变化,我国台湾地区就是采⽤这种⼀⼑切的办法,也省去了不少麻烦,不过可能也只限于⽐较⼩的地⽅才适⽤。

此外,我国部分省区市也会按照⾃身⽓候特点量身定做⾃⼰内部的换季标准,⽐如新疆⼊冬的温度不是10度⽽是0度;此外深圳的⼊冬标准也是针对华南地区⼊冬难的问题进⾏了修改,只要有⼀组滑动平均低于10度就算⼊冬,这也是⼀种因地制宜的地⽅标准了。

⼩结

换季标准五花⼋⻔、千奇百怪,正如“⼀千个⼈有⼀千个哈姆雷特”,每个⼈都可以有属于⾃⼰的换季标准。我常常听华南的朋友讨论“怎么还不⼊冬”,或者是“⽤北⽅标准来评判华南⼊冬不公平”,其实这就涉及整体与部分之间的问题了,对于换季在国家层⾯肯定需要制定⼀个统⼀的标准来计算,这样才⽅便学术研究、对不同地⽅进⾏⽐较;如果搞“双重”乃⾄多重标准,⼤家换季时间都⼀样,⼲脆就学习台湾来搞“⼀⼑切”以⽉份来划分季节,那肯定省事多了。当然,具体到各个地⽅也可以根据实际来制定属于⾃⼰本地的换季标准,⽐如深圳⾃⼰使⽤的⼊冬标准,这样也可以更好贴近本地、服务本地。⽓象台所制定的标准毕竟是将天⽓进⾏量化计算,肯定带有⼀定局限性,⼤家可以将其作为参考或者娱乐,但也不⽤太放在⼼上(除⾮是搞研究的)。

全⽂完

2019.1.29

感谢欣赏

发布于:云南



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