兰州地区降水量正态分布特征

1、兰州地区降水量正态分布特征白冰1，陆登荣1，韩海涛1，朱洪磊1，王有恒2 (1甘肃省气象信息与技术装备保障中心，甘肃兰州730020；2西北区域气候中心，甘肃兰州730020)摘要：在对降水资料的分析与研究中，要求降水资科的时间序列呈现正态分布。根据兰州地 区的兰州站、皋兰站、榆中站和永登站的19602010年的降水量资料，采用“偏度峰度系 数+w检验”的方法，严格对兰州地区的年、季和月降水量正态特征进行分析。结果表明： 兰州地区四个气象站的年降水量均成正态性分布特征：兰州、皋兰和永登三站的夏、秋两季 降水量正态性分布，榆中站只有秋季降水量成正态性分布，秋季降水量的正态性最好，冬季 最差：全年

2、8月、9月和lO月均有气象站降水量成正态性分布，兰州站通过正态性检验的 月份最多为8月和9月，皋兰站备月降水量均没有通过正态性检验，榆中站和永登站成正态 性分布特征的月份分别为9月和10月。 关键词：兰州地区：降水量；正态分布：正态性检验Normal Distribution Characteristics of Precipitation inBAI bin91，LU Deng 11湘91，HAN Hal ta01，2IU Hong lci l，WANG You hen2 2，YU Jie， f 1Gansu Meteorological information and Technic Su

3、pport and Equipment Center，LanzhOU730020China；2Northwest Regional Climatc Center。L柚zhou，730020，China；3Institute of Arid MeteorologyCMA，Lanzhou，730020，China)Abstract：W色require precipitation data obey the normal distribution，in the analysis of precipitmion dataAccording tO the observmionaI precipitati

4、on data collected from weather station including Lanzhou Station，Gaolan Smfion，Yuzhong Station and Yongdeng Station in L粕zhou regionfrom 1 960 to 20 10Based on monthly,seasonal and armsal precipitation，the normality of the precipitation was analyzed by using the“skewness and sharpness cocfficient+W

5、test”methods stricklyThe results showed that the annual preci：piration was subjected to normal distilbufion in every station in Langhoti region；Lanzhou Station，Gaolan Station and Yongdeng Station were subected tO normal distribufion in summer and autumn，Yuzhong Station was only SUbjected to normal d

6、istribufon in autumn，and the normality of precipitation in autumn was the best Whercas the normality of precipitation in winter was the worsL Monthly precipitations fromAugust tO October in Lanzhou region were subjected to normal dimibutionLanzhou Station wassubjected to normal distribution in Au【gu

7、st and September,Gaolan Station was not subjected tonorm,d distribution in each month,and Yuzhong Station and Yongdeng Station were subjected to normal distribution in September and OctoberKey words：Lanzhou region；precipitation；normal distribution；normality test1引言兰州位于陇西黄土高原的西北部，地处温带湿润气候与温带干旱气候的过渡 带

8、，温差大、降水少、冬季时间较长，具有显著的温带半干旱气候的特点。由于 该地区降水少，农业生产和经济发展与降水量关系密切，因此对该地区的降水研资助项目：阕家气象信息中心2012年度公益性行业(气象)科研专项，中国近60年地面关键气候要素均 一性检验与订正技术及站址变动影响研究(202)。 作者简介：自冰(1983年)，辽宁阜新人，硕士，工程师，主要从事气象数据处理与分析工作。究显得至关重要。降水是气候研究的重要方面之一，受到国内外很多学者的关注， 在对降水资料的分析与研究中，要求降水资料的时间序列符合正态分布，气候变 化研究中资料序列的均一化也要求检验序列和参考序列服从正态分布。但是，部 分降水

9、资料并不是很好地符合正态分布旺巧1。因此，对降水资料的正态分布分析 是其它降水方面研究的基础，意义重大。近年来，很多学者对降水资料的正态分布特征进行了相关研究，取得了部分 成果。胡文东等对宁夏各气象站的年、季、月降水量资料，使用偏度与峰度检验 方法和x2检验方法，对降水量分布的正态性进行了分析。结果表明：宁夏大多 数气象站的年降水量服从正态分布，夏、秋季的计算结果普遍比冬、春季更好， 月降水总体分析表明，各站均不服从正态性分布【6】。王纪军等对南省48个气象站月、年降水量资料，利用标准偏态系数和峰度系数检验方法，对降水量的正态 性进行了分析。结果表明，河南省大多数气象站的月和年降水量不服从正态

10、分布， 但对降水量序列进行开平方或开立方处理后，降水量序列的正态性得到明显的改 善川。另外，方建刚、陶云、黄嘉佑等也对不同地区的降水量正态分布特征进行 了相关的研究8101，但不同地区的降水资料也存在差异，检验的结果不尽相同。2资料与方法本文利用兰州地区的四个气象站50 a的降水资料，对降水量的正态分布特征 进行分析，为其他学者进一步研究兰州地区的降水规律和预报工作提供理论基础。选用降水资料经过严格的质量控制，迁站等环境因素造成的非均一性对年、季、月降水分布特征影响不大。21资料兰州市范围内的四个气象站(兰州站、皋兰站、榆中站、永登站)19602010年的年、季、月降雨资料见表1。表1兰州地区

11、气象台站表Table 1 The weather station in Lanzhou region22方法大部分学者采用偏度系数和峰度系数检验、x2拟合优度检验、D检验等对降 水资料做正态性检验，本文采用“偏度峰度系数+w检验”的方法，严格对兰州 地区降水量正态特征进行分析。22。l偏度一峰度系数检验 计算公式：靛壤计蒋公式：稚=蟓发：i=f。蒋公式；H= 一一铷g。表示偏度，92表示峰度，通过计算g。和92及其标准误差0 g及0 g：，然后作U 检验。两种检验同时得出UO05的结论时，才可以认为该组资 料服从正态分布。222 W检验Shapiro-Wilk检验法是SSShapiro与地BW

12、ilk提出用顺序统计量W来 检验分布的正态性，对研究的对象总体，先提出假设认为总体服从正态分布，再 将样本量为n的样本按大小顺序排列，然后由确定的显著性水平a，如果a值大于 005，表明资料服从正态分布。3结果与讨论根据“偏度峰度系数+w检验”的方法，严格对兰州地区年、季和月降水量 进行正态性检验，应用IBM SPSS Statistics 19软件实现本文所提方法，均值 的置信区间选取为95。31年降水资料正态性特征兰州地区四个气象站年降水量的偏度系数原始序列平均为0348，兰州站偏 度系数最大为0690，永登站最小为0017；兰州站峰度系数为正值，其它三个 站皆为负值。当置信水平a=O05

13、时，经检验四个站的年降水资料均成正态性分 布特征，见表1。表2兰州地区年降水量正态检验结果表Table 2 The Normal distribution test Oil annual precipitation in Lanzhou region站名偏度峰度系数结合w检验兰州是皋兰是榆中是永登是32季降水资料正态性特征分别对四个气象站的春、夏、秋、冬四季降水量进行严格正态性检验，见表 2。当置信水平a=005时，兰州站、皋兰站和永登站的夏、秋两季降水量均通过 正态性检验；榆中站只有秋季降水量通过正态性检验。兰州站的偏度系数和峰度 系数皆为正值；皋兰站和永登站的夏季峰度系数为负值，偏度系数皆

14、为正值；系 榆中站的冬季峰度系数为负值，偏度系数皆为正值。四个站的春季偏度系数皆为 最大，皋兰站和永登站夏季最小，兰州站秋季最小，榆中站冬季最小。经分析， 兰州站的季降水量正态性最好，榆中站最差；夏、秋两季降水量正态性比冬、春 两季好，特殊的是榆中站的冬季降水量接近正态性分布。表3兰州地区季降水量正态检验结果表Table也eNormal distribution test on seasonal precipitation in Lanzhou region33月降水资料正态性特征由兰州地区四个气象站月降水量正态检验结果表看出，月降水量基本不服从 正态性分布。当置信水平o=005时，对各月降水

15、量进行严格正态性检验。月降 水量序列均为正偏，从月降水资料看11月和12月偏度系数偏大。8月和9月偏 小：四个气象站的峰度系数都只有少数几个月为负值，站间差异较小。兰州站的 8月和9月降水量通过正态性检验，皋兰站月降水量均没有通过正态性检验，榆 中站只有9月降水量通过正态性检验，永登站只有10月降水量通过正态性检验。表4兰州地区月降水量正态检验结果表!兰!12兰!垒2 12翌璺!i：!三i纽!i竺三2兰1 2翌型：2堂Z 2：宝!i2i!呈!i22 i翌兰呈翌!12竺三2兰i2翌站名 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月4结论本文用“偏度峰度系数+W检验

16、”的方法，严格对兰州地区年降水量进行正 态性检验。得到以下几点结论： (1)兰州地区四个气象站的年降水量均成正态性分布特征；兰州、皋兰和永登三 站的夏、秋两季降水量均成正态性分布特征，榆中站只有秋季降水量均成正态性 分布特征，秋季降水量的正态性最好，冬季最差。 (2)月降水量正态性检验表明，全年8月、9月和10月均有气象站降水量成正态性分布特征，兰州站通过正态性检验的月份最多为8月和9月，皋兰站各月降 水量均没有通过正态性检验，榆中站和永登站成正态性分布特征的月份分别为9 月和10月。(3)综合分析来看，皋兰站的降水量正态性分布特征最差，皋兰县区属陇西黄土高 原，山川相问，多为山地，这是造成该

17、地区降水量序列爿#均一性的主要原因。于2014年第一期干旱气象已刊出参考文献1袁兴仁兰州地区年降水量的分布函数J疆北师范大学学报(自然科学版)。1990。2(2)：6971Yuan XingrenDistribution Function on the Annual Precipltation in Lanzhou RegionjJOUrnAL OF NORTI删EST NOR眦L哺IVERSITY秣ATURL ScIENCE)，1990，2(2)：69-71【2曹杰，陶云中国的降水爨符合正态分布吗?CJ自然灾害学报，2002，(3)：115120CaoJie，TaoYunDoes the r

18、ain fall in China f it t he normal distribution?JJournal of Natural normal dist ribut ion?J10urnal of Disasters(in Chinese)，2002，ll(3)：115120 3王纪军，裴铁瑶，顾万龙等降水年内分配不均匀性指标J生态学杂志。2007，26(9)：13641368Wang Jjjun，Pei Tiefan，Gu Wanlong，et a1Nonuniformity index of annual of precipitationdistributionJChinese Jo

19、urnal of Ecology(in Chinese)，2007，26(9)：136413684Wijngaard J BKlein Tank A M G，Kennen G P2003Homogeneity of 20th Century European daily temperature and precipitatiOOS seriesJ】IntJCIimatol。23：679692 5王新平，张景光，李新荣，等沙坡头地区多年降水分布特征、趋势及其变率J中国沙 漠，2001，21(4)：260264WangXinping。Zhang Jingguang，Li Xinrong，et a1

20、Distribution，trends and variability of precipitation in Shapotou regionJ】Journal of Desert Research(in Chinese)。2001。21(4)：260-264【6】胡文东，陈晓光，李艳春等宁夏月、季、年降水最芷态性分析J中国沙漠，2006，V26(6)：963968Hu Wendong，Chen Xi aoguang，Li Yanchun。et a1Normali ty Analys is ON Annualseasonal and Monthl yPrecipitation in NingxiaJJOURNAL OF DESERT RESEARCH2006，V26(6)：963-968【7王纪军，任国玉，匡晓燕等河南省月和年降水量正态性分析IJl气候与环境研究，2010，15(4)：522528Wang Jijun，Ren Guoyu，Kuang Xiaoyan，et a1Normality Analysis of the MenthIy and Annual Precipitation in Henan ProvinceJ1Climatic