《气候年景评估方法》征

ICSFORMTEXT07.060FORMTEXTA47中华人民共和国国家标准GB/T33670—202X代替GB/T33670—2017FORMTEXT     FORMTEXT气候年景评估方法FORMTEXTThemethodfortheassessmentofannualclimaticstatus（征求意见稿）（本稿完成日期：2024年6月）FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施GB/TXXXXX—XXXX前言 II1范围 12术语和定义 13高温年景评估 24低温年景评估25雨涝年景评估 36干旱年景评估 37气候年景评估 38气候年景等级 3附录A（规范性附录）标准差计算方法 4附录B（规范性附录）百分位数计算方法 5参考文献 8前  言本标准按照GB/T1.1-2020给出的规则起草。本标准代替GB/T33670-2017《气候年景评估方法》。与GB/T33670-2017相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：修改了单灾种年景指标，删除了气温年景和降水年景，增加了“高温年景指数”，“低温年景指数”，“雨涝年景指数”，“干旱年景指数”的术语和定义。修改了年景计算方法，删除了标准差术语和标准化降水指数术语。本标准由中国气象局提出。本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会（SAC/TC540）归口。本标准起草单位：国家气候中心、黄山市气象局。本标准主要起草人：陈鲜艳、姜允迪、曾红玲、孙林海、方祥生、王荣。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T33670-2017。气候年景评估方法范围本标准规定了气候年景的评估指标、等级及划分方法。本标准适用于全国和区域的气候年景评估。术语、定义下列术语、定义适用于本文件。2.1气候平均值climaticnormal气象要素30年或以上的平均值。注：本标准根据WMO规定取最近三个年代的平均值作为气候平均值。如：2021～2030年期间，气候平均值取1991～2020年的平均值；以此类推。[GB/T21983—2020暖冬等级]2.2百分位数percentile将一组数据从小到大排序，并计算相应的累计百分位，某一百分位所对应数据的值即为这一百分位的百分位数。其具体计算方法见附录B。[QX/T280—2015极端高温监测指标]2.3高温年景指数indexofannualhightemperaturestatus综合反映某年内气温偏高状态的程度指标。2.4低温年景指数indexofannuallowtemperaturestatus综合反映某年内气温偏低状态的程度指标。2.5雨涝年景指数indexoffloodstatus综合反映某年内降水偏多状态的程度指标。2.6干旱年景指数indexofannualhightemperaturestatus综合反映某年内降水偏少状态的程度指标。2.7气候年景指数indexofannualclimaticstatus综合反映气候年景的指标。2.8气候年景等级gradesofannualclimaticstatus气候年景指数的级别划分。高温年景评估3.1高温年景指数高温年景评估采用高温年景指数（Im）进行分级，指数计算采用夏半年（从春分（取3月21日）到秋分（取9月23日））日最高气温逐日距平为正值的累加值的区域平均，计算见公式（1）：Im=[i=春分日i=秋分日j=1j=N∆ti,j]/NQUOTEIm=[i=春分日i=秋分日j=1 ∆t式中：Im——高温年景指数；Ti,j——为第jTavei,j——为第j站——区域内参加统计的站数。3.2高温年景等级评估将代表气候平均值的30年的高温年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PIm10表示)；第30百分位数（以PIm30表示)；第70百分位数（以PIm70表示)；第90百分位数（以PIm高温年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的高温年景等级见表1。表1高温年景等级划分高温年景等级高温年景评估结果高温年景指数对应百分位数阈值1基本无高温Im2部分区域出现高温PIm3大范围高温PIm4大范围较严重高温PIm5大范围严重高温PIm90低温年景评估4.1低温年景指数In低温年景指数采用冬半年（从秋分（取9月23日）到次年春分（取3月21日））日最低气温逐日距平为负值的累加值的区域平均值的绝对值，计算公式见（2）： In=[i=秋分日i=春分日∆t式中：In——低温年景指数；ti,j——为第j站第i天tavei,j——为第j站第i天——区域内参加统计的站数。4.2低温年景等级评估将代表气候平均值的30年的低温年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PIn10表示)；第30百分位数（以PIn30表示)；第70百分位数（以PIn70表示)；第90百分位数（以PIn低温年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的低温年景等级见表2。表2低温年景等级划分低温年景等级低温年景评估结果低温年景指数对应百分位数阈值1基本无低温In2部分区域出现低温PIn3大范围低温PIn4大范围较严重低温PIn5大范围严重低温PIn雨涝年景评估5.1雨涝年景指数Ir雨涝年景指数采用4月到10月的逐月降水距平百分率为正值的累加值的区域平均，计算见公式（3）： Ir=[i=4月i=10月 ∆式中：Ir——雨涝年景指数；Ri,j——为第j站Ravei,j——为第j站第i月降水量——区域内参加统计的站数。5.2雨涝年景等级评估将代表气候平均值的30年的雨涝年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PIr10表示)；第30百分位数（以PIr30表示)；第70百分位数（以PIr70表示)；第90百分位数（以PIr雨涝年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的雨涝年景等级见表3。表3雨涝年景等级划分雨涝年景等级雨涝年景评估结果雨涝年景指数对应百分位数阈值1基本无雨涝Ir2部分区域出现雨涝PIr3大范围雨涝PIr4大范围较严重雨涝PIr5大范围严重雨涝PIr90干旱年景评估6.1干旱年景指数Id干旱年景评估采用干旱年景指数（Id）进行分级，累计全年逐日各站达到中旱以上的MCI值的区域平均值的绝对值。计算见公式（4）： Id=[i=1i=YIdr]式中：Id——干旱年景指数；Idr——单站达到中旱时的MCI值；Y——年日数；N——区域内参加统计的站数。6.2干旱年景等级评估将代表气候平均值的30年的干旱年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PId10表示)；第30百分位数（以PId30表示)；第70百分位数（以PId70表示)；第90百分位数（以PId干旱年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的干旱年景等级见表4。表4干旱年景等级划分干旱年景等级干旱年景评估结果干旱年景指数对应百分位数阈值1基本无干旱Id2部分区域出现干旱PId3大范围干旱PId4大范围较严重干旱PId5大范围严重干旱PId907气候年景指数气候年景指数计算见公式（5）： (5)式中：——气候年景指数；——气象灾害年景的评估因子个数；——第i个评估因子的权重系数，计算全国年景指数时权重系数取等权重，区域年景指数中系数采取专家评分法或者根据当地气候特点确定；——第i评估因子的等级；——第i评估因子的归一化指数，归一化方法见附录B。8气候年景等级8.1气候年景等级气候年景划分为五个等级：好、较好、一般、较差、差。气候年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级见表5：表5气候年景等级划分气候年景等级气候年景指数对应百分位数阈值好≤P10较好P10＜≤P30一般P30＜≤P70较差P70＜≤P90差P90＜8.2百分位数阈值确定方法将代表气候平均值的30年气候年景指数值采用百分位数法确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以P10表示）；第30百分位数（以P30表示），第70百分位数（以P70表示），第90百分位数（以P90表示）。

（规范性附录）

百分位数计算方法百分位数计算方法如下： (A.seq附录公式\r11) (A.seq附录公式2) (A.seq附录公式3)式中：——第个分位数；——升序排列后样本序列；——百分位数；——序列总数；——第个序列数。

（规范性附录）

归一化方法归一化方法是对指标的原始数据值进行归一化处理。归一化方法正向见公式B.1，反向见公式B.2。 (B.seq附录公式\r11) (B.2) 式中：——正向指标归一化值；——反向指标归一化值；——指数原始序列值；——指标原始序列最小值；——指标原始序列最大值。参 考 文 献[1]GB/T20481—2017气象干旱等级.北京：中国标准出版社，2017.[2]GB/T33670—2017气候年景评估方法.北京：中国标准出版社，2017.[3]GB/T21983—2020暖冬等级.北京：中国标准出版社，2008.[4]邹燕，伍红雨，林昕，等.气候年景定量化评价方法.气象学报，77（6）：1124-1133.[5]伍红雨，邹燕，郭尧.广东气候年景的客观定量化评估.大气科学学报，43（3）：516-524._________________________________国家标准《气候年景评估方法》（修订）编制说明一、工作简况1.任务来源国标《气候年景评估方法》2023年12月立项，项目编号为20232646-T-416，由全国气候与气候变化标准化技术委员会(SAC/TC540)归口。2.制定背景国标《气候年景评估方法》于2017年发布实施，规定了气候年景评估方面统一评估内容和方法，使历年气候年景评估结果具有定量性和可比性，在气候相关业务科研及气象决策和公众服务中发挥了重要作用，科学性和可操作性等都得到很好的验证。但是随着气候业务的发展以及在实际业务服务中的应用和效果反馈，我国地处欧亚大陆东部，毗邻太平洋西部，是个典型的季风气候国家，气候变化剧烈，气象灾害种类多，原《气候年景评估方法》标准对气候年景的评估仅使用气温和降水作为评判依据与实际服务情况有差距，不能反映出冷、暖、旱、涝主要气候灾害的异常程度。二是，我国无论是国家级还是省、市、地、县级到目前为止仍主要以定性评估为主，没有业务化的定量客观的评估方法，定性评估得到的气候年景主观性大，不确定性大。本标准的编制旨在满足气候服务的基本要求，客观评价气候异常程度，规范气候年景评估工作，3.起草过程（1）2023年9月，成立起草小组，申请立项；进行相关调研及研讨，确定编制方案和内容，完成标准草案。（2）2023年12月，获得立项，并启动研制工作。（3）2024年5月，完成《气候年景评估》征求意见稿及编制说明初稿。（4）2024年6月，编制小组网上提交了本标准的征求意见稿、编制说明及建议专家名单，获批后开始征求专家意见。（5）……4．协作单位本标准起草单位为：国家气候中心、黄山市气象局。5．标准工作组成员及其所做的工作国家标准《气候年景评估方法》的主要起草人有：陈鲜艳、姜允迪、曾红玲、方祥生、孙林海、王荣。陈鲜艳，项目负责人。主要负责标准的框架设计；气候年景评估指标和方法的研制；协调编制小组成员工作；执笔标准文本及编制说明等编写。姜允迪，主要参加人。承担气候年景评价方法研究和部分指标验证，参加标准文本编写。曾红玲，主要参加人。承担气候年景评价方法研究和部分指标验证，参加标准文本编写。方祥生，主要参加人，参与标准文本编写。孙林海，主要参加人，参与标准文本编写。王荣，主要参加人，负责收集、整理有关资料、文献。二、编制原则、主要内容及其确定依据1．标准编制原则本标准的编制从实际需求出发，遵循客观、科学、可行和可业务化的原则。(1)客观性和科学性气候异常导致的雨涝、高温、干旱、低温等气象灾害是造成气候年景好、差的主要原因。确定不同分灾种的气候年景评价及等级划分技术，建立雨涝、高温、干旱、低温等分灾种的气候年景指标，结合气象灾害的季节性和区域性差异，对不同灾种的气候年景进行加权，建立表征气象灾害特征的综合气候年景指标，形成综合气候年景，可以得到客观定量的气候异常值，有利于对气候年景做出客观科学的评价。(2)可操作性和可业务化气象部门有观测网站密集、资料时序长的气温、降水等气象资料。此外，针对干旱，雨涝等指标是气候基本业务服务工作之一，本标准结合并遵循现行的相关业务及气候业务服务的发展，所制定的评价标准和等级是一个可推广用于业务运行的适用于国家级、省、地（市）、县级与气候年景相关的监测、预测、评价及服务业务。2．标准主要内容本标准规定了高温年景、低温年景、雨涝年景、干旱年景及气候年景的评估指标、等级及划分方法。（1）高温年景指数高温年景评估采用高温年景指数（Im）进行分级，指数计算采用夏半年（从春分（3月21日）到秋分（9月23日））日最高气温逐日距平为正值的累加值的区域平均，计算见公式（1）：Im=[i=春分日i=秋分日j=1j=N∆ti,j]/NQUOTEIm=[i=春分日i=秋分日j=1j=N ∆t式中：Im——高温年景指数；TiTavei——区域内参加统计的站数。（2）高温年景等级评估将代表气候平均值的30年的高温年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PIm10表示)；第30百分位数（以PIm30表示)；第70百分位数（以PIm70高温年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的高温年景等级见表1。表1高温年景等级划分高温年景等级高温年景评估结果高温年景指数对应百分位数阈值1基本无高温Im2部分区域出现高温PIm3大范围高温PIm4大范围较严重高温PIm5大范围严重高温PIm90（3）低温年景指数低温年景指数采用冬半年（从秋分（9月23日）到次年春分（3月21日））日最低气温逐日距平为负值的累加值的区域平均值的绝对值，计算公式见（2）： In=[i=秋分日i=∆t式中：In——低温年景指数；titaveiN——区域内参加统计的站数。（4）低温年景等级评估将代表气候平均值的30年的低温年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PIn10表示)；第30百分位数（以PIn30表示)；第70百分位数（以PIn70低温年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的低温年景等级见表2。表2低温年景等级划分低温年景等级低温年景评估结果低温年景指数对应百分位数阈值1基本无低温In2部分区域出现低温PIn3大范围低温PIn4大范围较严重低温PIn5大范围严重低温PIn（5）雨涝年景指数雨涝年景评估采用雨涝年景指数（Ir）进行分级，指数计算采用4月到10月的逐月降水距平百分率为正值的累加值的区域平均，计算见公式（3）： Ir=[i=4月i=10 ∆式中：Ir——雨涝年景指数；RiRavei——区域内参加统计的站数。（6）雨涝年景等级评估将代表气候平均值的30年的雨涝年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PIr10表示)；第30百分位数（以PIr30表示)；第70百分位数（以PIr70雨涝年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的雨涝年景等级见表3。表3雨涝年景等级划分雨涝年景等级雨涝年景评估结果雨涝年景指数对应百分位数阈值1基本无雨涝Ir2部分区域出现雨涝PIr3大范围雨涝PIr4大范围较严重雨涝PIr5大范围严重雨涝PIr90（7）干旱年景指数干旱年景评估采用干旱年景指数（Id）进行分级，累计全年逐日各站达到中旱以上的MCI值的区域平均值的绝对值。计算见公式（4）： Id=[i=1式中：Id——干旱年景指数；Idr——单站达到中旱时的MCI值；Y——年日数；——区域内参加统计的站数。（8）干旱年景等级评估将代表气候平均值的30年的干旱年景指数值采用百分位数确定阈值，具体阈值为：第10百分位数（以PId10表示)；第30百分位数（以PId30表示)；第70百分位数（以PId70干旱年景等级划分为5个等级，指数对应百分位数阈值划分的干旱年景等级见表4。表4干旱年景等级划分干旱年景等级干旱年景评估结果干旱年景指数对应百分位数阈值1基本无干旱Id2部分区域出现干旱PId3大范围干旱PId4大范围较严重干旱PId5大范围严重干旱PId90（9）气候年景指数气候年景指数计算见公式（5）： ……(5)式中：——气候年景指数；——气象灾害年景的评估因子个数；——第i个评估因子的权重系数，计算全国年景指数时权重系数取等权重，区域年景指数中系数采取专家评分法或者根据当地气候特点确定；——第i评估因子的等级；——第i评估因子的归一化指数。（10）气候年景等级划分气候年景划分为五个等级：好、较好、一般、较差、差。气候年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级见表5：表5气候年景等级划分气候年景等级气候年景指数对应百分位数阈值好≤P10较好P10＜≤P30一般P30＜≤P70较差P70＜≤P90差P90＜3．确定标准主要内容的依据《气候年景评估方法》标准主要内容包括制定气候年景定义、评估指标、评估方法、年景划分等级、等级划分标准。本标准气候年景规定为气候异常是造成气候年景不同的主要原因。气候条件是冷、暖、旱、涝的综合，因此低温、高温、干旱、雨涝的气候异常可以很大程度上反映出冷、暖、旱、涝的异常程度。故本标准考虑建立雨涝、高温、干旱、低温等分灾种的气候年景指标，结合气象灾害的季节性和区域性差异，对不同灾种的气候年景进行加权，建立表征气象灾害特征的综合气候年景指标。（1）高温年景的统计时段为夏半年，主要考虑在北半球春分日（3月21日）到秋分日（9月23日）这段时间内太阳直射点从赤道逐渐北移到北回归线，再返回到赤道，相应的日照时间长，接收热量多，是一年中气温较高的半年，也称暖半年。指标构建主要以日最高气温逐日距平为正值的累加值的区域平均的算法。（2）低温年景的统计时段为冬半年，秋分（9月23日）到次年春分（3月21日）的日最低气温逐日距平为负值的累加值的区域平均值计算，考虑到低温距平为负值，故取绝对值。（3）雨涝年景指数计算采用降水主要时段的4月到10月，以逐月降水距平百分率为正值的累加值的区域平均进行计算。（4）干旱年景指数，根据《气象干旱等级》中MCI的逐日监测，将全年逐日各站达到中旱以上的MCI值的累加后区域平均，考虑到MCI值为负值，故取绝对值。气候年景指数可由以上四个单灾种的年景指数综合加权构成。计算全国年景指数时权重系数取等权重，区域年景指数中系数采取专家评分法或者根据当地气候特点确定。根据现行业务，通常气候年景划分为5个等级，即：好、较好、一般、较差、差。采用目前国际上通用的百分位数法对气候平均时段的气候年景指数确定气候年景等级阈值，气候年景指数越小，代表气候波动小，越接近气候的正常状态，气候年景好；气候年景指数越大，代表气候波动大，气候年景差。基于此，规定气候年景指数的第10百分位数为好年景与较好年景分界阈值，即气候年景指数小于等于这一阈值，评价为好气候年景；气候年景指数在第10百分位和第30位数之间的，评价为较好气候年景；气候年景指数在第30百分位和第70位数之间的，评价为一般气候年景；年景指数在第70百分位和第90位数之间的，评价为较差气候年景；年景指数大于第90百分位的，评价为差气候年景。4.标准修订前后技术内容的对比此次标准修订的主要修改内容包括以下内容。修改了单灾种年景指标，删除了气温年景和降水年景，增加了“高温年景指数”，“低温年景指数”，“雨涝年景指数”，“干旱年景指数”的术语和定义。修改了年景计算方法，删除了标准差术语和标准化降水指数术语。三、试验验证的分析及预期效果1.验证分析（1）高温年景评估采用全国2500站资料进行验证，气候平均值取1991-2020年的平均值，计算1961-2023年的夏半年日最高气温逐日距平的正值累加，得到高温年景指数，见图1。图中显示，我国高温年景指数呈显著增加趋势，尤其二十一世纪以来高温年景指数一直维持在较高水平，这与年高温日数变化趋势（图2）基本一致，比如2007年和2022年高温日数明显偏多，高温年景指数也相应明显偏高，其中2022年高温日数为历史最多，我国中东部出现1961年以来最强高温过程，由此看出高温年景指数是合理且有代表性的。图11961-2023年高温年景指数历年变化图21961-2023年高温日数历年变化（2）低温年景评估这里采用湖南省历史资料进行验证，湖南省共97个国家气象站，气候平均值取1991-2020年的平均值，计算1961-2023年的湖南省冬半年日最低气温逐日距平的负值累加的绝对值，得到湖南低温年景指数，见图3。可以看出，近63年湖南省低温年景指数整体呈显著下降趋势，在二十世纪六十年代至八十年代低温年景指数明显较高，之后逐年代下降。从1961-2023年湖南省年低温（日平均气温≤0℃）日数历年变化图可以看出，同样在二十世纪六十年代至八十年代湖南省低温日数相对较多，九十年代至二十一世纪00年代前期，低温日数相对较少，之后大部分年份低温日数都较少，但个别年份低温日数相对较多，如2008年和2018年湖南低温日数显著偏多，图3中这两年的低温年景指数也是相对偏高（图4）。低温年景指数既能体现在全球变暖背景下，低温发生的概率相对较少，也能反映出典型低温年份的情况。（也对全国2500站资料进行了验证，这里给出的是代表区域范围内年景评估的验证。）图31961-2023年湖南省低温年景指数历年变化图41961-2023年湖南省低温（日平均气温≤0℃）日数历年变化（3）雨涝年景评估采用全国2500站资料进行验证，气候平均值取1991-2020年的平均值，计算1961-2023年的4月到10月逐月降水距平百分率的正值累加，得到雨涝年景指数，见图5。图中显示，我国雨涝年景指数呈明显年代际变化特征，这与中雨及以上日数变化趋势（图6）基本一致，比如1998年、2010年和2016年降水量明显偏多的洪涝年，雨涝年景指数也相应明显偏高，由此看出雨涝年景指数是合理且有代表性的。图51961-2023年雨涝年景指数历年变化图61961-2023年降水日数（中雨及以上）历年变化（4）干旱年景评估采用全国2500站资料进行验证，气候平均值取1991-2020年的平均值，计算1961-2023年的逐日各站达到中旱以上的MCI值的区域平均值的绝对值，得到干旱年景指数，见图7。从图中看出，在二十世纪六七十年代，干旱年景指数相对较高，从八十年代至二十一世纪00年代，干旱年景指数相对稳定，但进入二十一世纪10年代后，干旱年景指数波动较大，有些年份明显偏高，如2022年，干旱年景指数为1961年以来历史最高。从1961-2023年高温日数历年变化中可知（图2），2022年高温日数为历史最多，我国中东部出现1961年以来最强高温过程，区域性和阶段性干旱明显，特别是南方地区夏秋连旱影响重，干旱年景指数能反映出典型干旱年的特征。图71961-2023年全国平均干旱年景指数历年变化（5）气候年景评估对全国2500站资料四个单灾种年景以及气候年景分别按照百分位法划分为五个等级为好（1）、较好（2）、一般（3）、较差（4）、差（5），1961-2023年全国气候年景评价结果见表6。表内气候年景评价为基于本标准指标得到的客观评价结果，年景主观评价为1982年以来公开发布的气候影响评价、气候公报等相关资料查询得到的文字评价结果。对比发现，按本标准方法计算的全国年景评价等级与气候影响评价和气候公报中的结果较为一致。表61961-2023年全国气候年景评价结果年份高温年景等级低温年景等级雨涝年景等级干旱年景等级气候年景等级气候年景评价年景主观评价年份高温年景等级低温年景等级雨涝年景等级干旱年景等级气候年景等级气候年景评价年景主观评价196123534较差199315321好较好196215355差199424332较好较差196325255差199523421好一般196415525差199615333一般较好196515445差199724143一般较差196615355差199832514较差一般196715335差199932433一般较差196815155差200044455差一般196925355差200133243一般差197015424较差200233423一般较差197115323一般200323332较好较差197225344较差200423332较好较好197325525差200533233一般一般197415255差200642232较好一般197515524较差200752133一般较差197615323一般200833322较好较好197715445差200933243一般一般197825255差201033545差较差197915354较差201134254较差一般198015423一般201234333一般一般198125344较差201342344较差一般198214