همگن سازی و تجزیه و تحلیل روند از سوابق تابش خورشیدی سطح در سال 1958 در چین در چین

تاریخ پذیرش نمایش داده شده برای مقالاتی که قبل از سال 2023 منتشر شده است ، طی یک هفته تقریبی است. در صورت لزوم ، تاریخ پذیرش دقیق را می توان از طریق ایمیل amsjol@ametsoc. org دریافت کرد.

دسترسی کامل

خلاصه

این مقاله روشی را برای همگن سازی داده های تابش خورشیدی سطح چین (SSR) ارائه می دهد و از داده های SSR همگن حاصل برای ارزیابی روند SSR در دوره 1958-2016 استفاده می کند. داده های مدت زمان آفتاب سطح همسایه (SSD) به عنوان داده های مرجع برای ارزیابی همگن داده SSR استفاده می شود. تجزیه و تحلیل مؤلفه اصلی برای ساخت یک سری مرجع اعمال می شود ، که ثابت می شود نسبت به استفاده از میانگین حساب داده های ایستگاه های مجاور نسبت به مسائل مربوط به داده های گاه به گاه حساسیت کمتری دارد. بسته به اینکه آیا یک سری مرجع مناسب در دسترس است یا خیر ، از یک آزمایش نسبی یا مطلق برای تشخیص نقاط تغییر استفاده می شود. از یک روش تطبیق کمی برای تنظیم داده ها برای کاهش ناهمگونی ها استفاده می شود. در نتیجه ، 60 مورد از 119 ایستگاه SSR دارای مشکلات ناهمگونی بودند. اینها عمدتاً در اثر تغییر در برنامه و برنامه مشاهده ایجاد شده است. تغییرات غیر اقلیمی نرخ تغییر SSR را در سالهای 1991-93 اغراق کرد و منجر به افزایش ناگهانی در سری متوسط ملی SSR شد و باعث وارونگی روند غیر واقعی شدید در دهه 1990 شد. این توسط همگن سازی داده ها کاهش یافته است. داده های همگن نشان می دهد که میانگین SSR ملی در دوره 1958-908 به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. این روند کم نور عمدتا در دوره 1991-2005 کاهش یافته و در دهه اخیر با یک روند روشن کننده جایگزین شد. از داده های SSR همگن ، نرخ کمرنگ 1958-90 و 1958-2005 به ترتیب 0. 47 and 36 36 و 0. 27 ± 0. 27 W-2 DEDE D-DED E-1 -1 تخمین زده می شود ، و نرخ درخشندگی 116-165. 16 6. 13 ± 1. 777 ± 6. 13 ± است. W M-2 دهه −1.

© 2018 انجمن هواشناسی آمریکا. برای کسب اطلاعات در مورد استفاده مجدد از این محتوا و اطلاعات مربوط به حق چاپ ، با خط مشی کپی رایت AMS (www. ametsoc. org/pubsreuselicenses) مشورت کنید.

نویسنده مسئول: سو یانگ ، yangsu@cma. gov. cn

خلاصه

این مقاله روشی را برای همگن سازی داده های تابش خورشیدی سطح چین (SSR) ارائه می دهد و از داده های SSR همگن حاصل برای ارزیابی روند SSR در دوره 1958-2016 استفاده می کند. داده های مدت زمان آفتاب سطح همسایه (SSD) به عنوان داده های مرجع برای ارزیابی همگن داده SSR استفاده می شود. تجزیه و تحلیل مؤلفه اصلی برای ساخت یک سری مرجع اعمال می شود ، که ثابت می شود نسبت به استفاده از میانگین حساب داده های ایستگاه های مجاور نسبت به مسائل مربوط به داده های گاه به گاه حساسیت کمتری دارد. بسته به اینکه آیا یک سری مرجع مناسب در دسترس است یا خیر ، از یک آزمایش نسبی یا مطلق برای تشخیص نقاط تغییر استفاده می شود. از یک روش تطبیق کمی برای تنظیم داده ها برای کاهش ناهمگونی ها استفاده می شود. در نتیجه ، 60 مورد از 119 ایستگاه SSR دارای مشکلات ناهمگونی بودند. اینها عمدتاً در اثر تغییر در برنامه و برنامه مشاهده ایجاد شده است. تغییرات غیر اقلیمی نرخ تغییر SSR را در سالهای 1991-93 اغراق کرد و منجر به افزایش ناگهانی در سری متوسط ملی SSR شد و باعث وارونگی روند غیر واقعی شدید در دهه 1990 شد. این توسط همگن سازی داده ها کاهش یافته است. داده های همگن نشان می دهد که میانگین SSR ملی در دوره 1958-908 به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. این روند کم نور عمدتا در دوره 1991-2005 کاهش یافته و در دهه اخیر با یک روند روشن کننده جایگزین شد. از داده های SSR همگن ، نرخ کمرنگ 1958-90 و 1958-2005 به ترتیب 0. 47 and 36 36 و 0. 27 ± 0. 27 W-2 DEDE D-DED E-1 -1 تخمین زده می شود ، و نرخ درخشندگی 116-165. 16 6. 13 ± 1. 777 ± 6. 13 ± است. W M-2 دهه −1.

© 2018 انجمن هواشناسی آمریکا. برای کسب اطلاعات در مورد استفاده مجدد از این محتوا و اطلاعات مربوط به حق چاپ ، با خط مشی کپی رایت AMS (www. ametsoc. org/pubsreuselicenses) مشورت کنید.

نویسنده مسئول: سو یانگ ، yangsu@cma. gov. cn کلمات کلیدی: جو ؛آسیا؛شار تابشی ؛سوابق آب و هوایی ؛تجزیه و تحلیل نقطه تغییر

1. معرفی

تابش خورشیدی سطح (SSR) بخش مهمی از تعادل انرژی جهانی است. این منبع انرژی گردش عمومی و چرخه آب است ، بر فتوسنتز گیاهی و جذب کربن تأثیر می گذارد و تا حد زیادی وضعیت آب و هوایی در سیاره ما را تعیین می کند (وحشی 2012 ؛ IPCC 2013).

SSR از دهه 1920 به ثبت رسیده و در دهه 50 به یک مشاهده روتین هواشناسی تبدیل شده است. محققان تلاش کردند تا تعادل جهانی انرژی و تغییرات آب و هوا را بر اساس سوابق طولانی مدت درجا SSR در سراسر جهان تجزیه و تحلیل کنند. نتایج اولیه نشان داد که SSR از ویژگی های تغییر ده ساله قابل توجهی برخوردار است (Ohmura and Lang 1989 ؛ Gilgen et al. 1998 ؛ Stanhill and Cohen 2001). از دهه 1950 در مکانهای گسترده ای رو به کاهش است و در دهه 1980 افزایش یافته است ، پدیده هایی که به ترتیب به عنوان "کم نور جهانی" و "روشن شدن جهانی" شناخته می شوند (پینکر و همکاران 2005 ؛ وایلد و همکاران 2005 ، 2009 ؛Wild 2012).

سوابق SSR چین ویژگی های مشابهی را نشان داد: روند نزولی قبل از سال 1990 ، و به دنبال آن یک روند صعودی (Che et al. 2005 ؛ Qian et al. 2007 ؛ Shi et al. 2008 ؛ Xia 2010 ؛ Tang et al. 2011 ؛ Yang et al. 2013a). با این حال ، خاطرنشان شده است که مشاهدات SSR در چین در اوایل دهه 1990 یک ابزار اساسی را تجربه کرده است ، که باعث ایجاد مسائل ناهمگن می شود و منجر به نتیجه گیری های بالقوه گمراه کننده می شود. معکوس روند SSR ممکن است تحت تأثیر تغییرات مصنوعی (ناهمگونی) در سوابق مشاهده باشد (وانگ و همکاران 2013 ؛ تانگ و همکاران 2013 ؛ وانگ و وحشی 2016).

برخی از کیفیت داده های بالقوه و مسائل همگن در سوابق داده SSR ذکر شده است و تلاش هایی برای شناسایی و تنظیم آنها انجام شده است. شی و همکاران.(2008) یک روش ارزیابی کیفیت داده SSR را تهیه کرد که ثابت می شود در شناسایی آثار باستانی در سوابق SSR خوب است. هاكوبا و همكاران.(2012) از تست استاندارد همگن عادی (SNHT) ، تست پتیت ، تست Buishand و تست فون نویمان برای شناسایی ناهمگونی در داده های SSR برای دوره 2000-07 در 172 ایستگاه اروپایی گرفته شده از بایگانی جهانی تعادل انرژی (GEBA ؛وایلد و همکاران 2017). آنها دریافتند که جابجایی و تغییر ابزار باعث تغییر چشمگیر در سوابق داده های تاریخی SSR در 20 ایستگاه شده است ، که منجر به دست کم گرفتن روند SSR اروپا شد. سانچز-لورنزو و همکاران.(2013) ایستگاه های بسیار همبسته را برای ساخت سری مرجع انتخاب کرد و از SNHT برای تشخیص نقاط تغییر احتمالی در داده های SSR تاریخی اسپانیا استفاده کرد. آنها ناهمگونی را در سه ایستگاه اسپانیا پیدا کردند. سانچز-لورنزو و همکاران.. مانارا و همکاران.(2016) داده های SSR ایتالیایی را با استفاده از یک آزمایش نسبی که توسط Brunetti و همکاران تهیه شده است ، همگن کرد.(2006) و قبل از سال 1980 بین داده های خام و تنظیم شده تفاوت های معنی داری پیدا کرد. وانگ (2014) SSR مشاهده شده و مشتق شده (از مدت زمان آفتاب) را مقایسه کرد و دریافت که تغییرپذیری ده ساله SSR مشاهده شده ممکن است به دلیل حساسیت به ابزار و جایگزینی ابزار ، دارای خطاهای غیر قابل حمل باشد.

در مقایسه با روش مطلق (که فقط از تست های آماری استفاده می کند) ، روش نسبی برای تشخیص ناهمگونی ها عینی تر و کارآمدتر است. این امر به کاهش اشتباهات ناشی از تغییرات مصنوعی از طریق مقایسه با یک سری مرجع کمک می کند. ساخت سری مرجع برای آزمون نسبی بسیار مهم است.

مدت زمان آفتاب سطح (SSD) مدت انباشته شده از پرتوی تابش مستقیم بیش از یک آستانه خاص است (که معمولاً در 120 W-M -2 گرفته می شود). این یک پروکسی مفید از SSR محسوب می شود (Angstrom 1924 ؛ IPCC 2013 ؛ Sanchez-Romero و همکاران 2015 ؛ Stanhill and Achiman 2017). فقط 130 ایستگاه SSR در چین وجود دارد ، اما بیش از 2400 ایستگاه مشاهده SSD در چین وجود دارد و فقط 64 ایستگاه SSD قبل از سال 2010 تغییر می کند. بنابراین ، سری SSD می تواند به عنوان سری مرجع برای داده های SSR مناسب باشد. وانگ و همکاران.(2015) تلاش کرد تا با استفاده از SSR SSR مشتق از SSD به عنوان یک مجموعه داده مرجع ، مجموعه داده های SSR مشاهده شده را همگن کند و دریافت که SSR به طور متوسط ملی (به طور متوسط بیش از 105 ایستگاه در چین) از سال 1961 به 1990 با نرخ 2. 9 W-M-M-کاهش یافته است. 2 دهه - 1 و پس از آن پایدار ماند.

هدف اصلی این مطالعه تولید یک مجموعه داده همگن طولانی مدت از SSR بر چین و مطالعه تغییرات زمانی در دوره 1958 تا 2016 است. مجموعه داده های مورد استفاده در این مطالعه در بخش 2 شرح داده شده است ، در حالی که روش و یکنمونه ای از آزمون ناهمگن و تنظیم در بخش 3 ارائه شده است. نتایج تغییر نقاط و دلایل آنها و تجزیه و تحلیل روند ، از جمله سری ملی SSR ملی برای چین ، در بخش 4 نشان داده شده و مورد بحث قرار گرفته است. سرانجام ، نتیجه گیری این مطالعه ارائه شده استدر بخش 5

2. داده ها

داده های ماهانه SSR و SSD و ابرداده مربوط به ایستگاه های آب و هوایی روتین چینی توسط مرکز اطلاعات ملی هواشناسی چین (CMA) (NMIC) در سال 2013 منتشر شد (http://data. cma. cn/enl). از کنترل کیفیت داده ها استفاده شده است ، از جمله آزمون مقدار سنبله ، آزمون ارزش گیر (تست برای شناسایی طولانی مدت با همان مقدار در سری داده ها) و آزمون قوام مکانی. تمام داده هایی که تمام آزمون ها را پشت سر می گذارند به عنوان معتبر طبقه بندی می شوند. بقیه توسط متخصصان ایستگاه ها تشخیص داده می شوند و به عنوان مشکوک یا اشتباه شناخته می شوند (رن و لیو 2013). فقط از داده های معتبر در مطالعه حاضر استفاده می شود.

آ. داده های SSR

تابش خورشیدی برای اولین بار در سال 1957 در چین اندازه گیری شد. در کل 130 ایستگاه مشاهده SSR وجود دارد: 91 ایستگاه اندازه گیری SSR را قبل از سال 1990 آغاز کرد اما 26 مشاهدات SSR را قبل از سال 1995 متوقف کردند و 39 ایستگاه جدید پس از سال 1990 به شبکه مشاهده SSR اضافه شد. 55 ایستگاه با سوابق SSR بلند مدت (بیش از 50 سال). شکل 1 توزیع جغرافیایی این ایستگاه های SSR را نشان می دهد. نقاط آبی و قرمز ایستگاه های هواشناسی هستند که به ترتیب اندازه گیری SSR را قبل و بعد از سال 1990 آغاز کردند. ایستگاه های مربع آبی بعد از سال 1995 هیچ گونه مشاهده SSR ندارند. می توان دریافت که برخی از نقاط قرمز تقریباً با مربع های آبی همپوشانی دارند. ایستگاه های نقاط قرمز شروع به مشاهدات SSR کردند و اندازه گیری ها را در سایت های مربع آبی جایگزین کردند.