广西《气候年景评估方法》编制说明

PAGE11广西地方标准《气候年景评估方法》编制说明（征求意见稿）一、工作简况（一）任务来源2022年7月，自治区市场监督管理局下发《关于下达2022年广西地方标准制修订项目计划的通知》（桂市监函〔2022〕1903号），将《气候年景评估方法》列为广西地方标准制定项目计划，项目编号为2022-1497，实施期限为2022年8月至2023年10月。本文件由广西壮族自治区气象局提出，由广西气象标准化技术委员会归口。（二）起草单位本标准起草单位为广西壮族自治区气候中心。（三）标准主要起草人及其所做工作本标准起草人：黄卓、陆芊芊、陈思蓉、何如、李妍君、朱秋宇、徐圣璇、苏玉雯。其分工如下：黄卓：广西壮族自治区气候中心，高级工程师，第一起草人，全面主持标准的起草工作。负责标准方案的设计、标准编写、调查研究、试验、验证、修订及编制说明把关。陆芊芊：广西壮族自治区气候中心，工程师，主要参加人。负责气候年景指标计算、验证和编制说明编写。陈思蓉：广西壮族自治区气候中心，副主任/高级工程师，主要参加人。负责技术指导、业务应用试验。何如：广西壮族自治区气候中心，高级工程师，主要参加人。负责降水年景指标分析和文本修订。李妍君：广西壮族自治区气候中心，工程师，主要参加人。负责标准在业务中的应用试验和验证。朱秋宇：广西壮族自治区气候中心，工程师，主要参加人。负责气温年景指标分析。徐圣璇：广西壮族自治区气候中心，副主任/高级工程师，主要参加人。负责业务试用和验证。李广桃：广西壮族自治区气候中心，助理工程师，主要参加人。负责整理、统计历史气象灾害灾情。苏玉雯：广西壮族自治区气候中心，助理工程师，主要参加人。负责收集、统计重大历史灾害性天气、气候事件。二、制定标准的必要性和意义广西气象灾害种类多、发生频率高、影响范围广，在全球变暖背景下，极端气候事件增多、造成的经济损失增大，做好气象灾害风险评估对于政府和防灾减灾部门科学判定灾害的综合影响程度、制定年度减灾计划和评价减灾效益均有重要的参考价值。因此，广西气象事业发展“十四五”规划指出，要加强气候监测预测与应对气候变化能力建设，发展基于影响的气象决策服务，开展极端灾害多发性及其影响异常性的气候风险研判和评估，提高气象防灾减灾能力。气候年景是一年气候状况的综合表征，气候年景评估主要通过评价年内的基本气候参数（如平均值、离散值或指数等），从利弊等方面进行分析，并给出气候总体评价。气候年景评估作为对一年气候状况的整体把握，是开展气候及气候变化及对各敏感行业影响评估的基础，也是当前防灾减灾、决策服务的需求，因此气候年景评估一直是中国国家、省、市、县四级气象部门传统气候业务的重要服务产品——气候年公报的主要内容。自上世纪90年代起，广西已开展气候年景评估业务，在缺少定量化评估方法的情况下，业务中多以气象灾害损失为主要依据进行人为的定性判断，这种年景评估方式，一方面评估结果的年际间可比性差，对气候主要异常特征表征能力有限，不利于开展气候变化分析，另一方面由于气象灾情资料主要由其他部门提供，资料及时性和完整性难以把控，评估结果准确度有限。近年来，广西气候评估、气象灾害监测评估指标体系逐渐完善，但针对年尺度的气候年景评估方法和定量化评估指标尚未能建立。虽然2017年国家标准《GB/T33670—2017气候年景评估方法》颁布实施，但它在评估气温和降水的偏离程度时，未考虑不同季节、不同时段下气候异常事件对社会经济和农业等方面的影响程度，在广西的适用性有限。例如，冬季的异常高温对居民生活影响有限，但同样程度的异常低温将对交通、电力、农业等造成严重影响；汛期的降水偏多意味着洪涝灾害多、防汛压力大，而非汛期的降水偏多通常是由过程性降水造成，难以形成大江大河的洪涝灾害。评估结果与历年广西气候年公报的对应程度不高，在许多灾情较重的年份不能反映广西的实际情况。福建省地方标准《DB35/T1178—2011气候年景评价方法》、贵州省地方标准《DB52/T1515—2020气候年景评估技术规范》充分考虑了各种灾害对气候年景的影响程度，具有地方代表性，但计算过程十分繁复，难以满足快速评估的需求。因此，在国家标准的本地适用性不足、广西亦无相关标准的背景下，迫切需要制定一套适用于广西的客观、定量和尽可能全面的气候年景评估标准。本标准的制定和实施，为区、市、县三级气象部门开展气候年景评估提供科学、可操作性强的技术方法，更好地为各级政府及相关部门提供决策支撑，助力防灾减灾决策服务工作，同时，制定气候年景评估方法地方标准，对进一步推动广西气象服务规范化、完善广西气象标准体系建设具有积极意义。三、主要起草过程2022年8—9月，按照自治区市场监督管理局下发《关于下达2022年广西地方标准制修订项目计划的通知》（桂市监函〔2022〕1903号），广西壮族自治区气候中心成立《标准》起草小组，编写组召开会议，明确目标任务、讨论编写技术方案、确定人员分工，分别开展文献调研、资料收集、整理和分析研究工作。2022年10—11月，编写组按照审定后的编写工作大纲，细化编写工作方案，多次召开研讨会，讨论评估指标及其权重系数的确定。并按照各自的分工，进行了标准的编写和修改，组织起草标准初稿。2022年12月—2023年2月，进行大量计算和历史比对工作，形成标准初稿，并进行业务试用，将根据标准初稿计算得到的2022年气候年景评估结果提供给广西壮族自治区气候中心，为制作2022年广西气候公报提供参考。2023年3—4月，根据业务试用效果和专家的反馈意见，在标准初稿的基础上进行细化、修改，完成本标准的征求意见稿，并编写编制说明。四、制定标准的原则和依据（一）编制原则1.科学性标准编制首先需要遵循科学性原则。采用的相关气候年景评估指标和等级划分方法参考已有研究成果和标准等给出，做到有据可依。气候年景评估在业务服务中已形成了一套较完善的业务方法。气候年景评估方法依据现有的气候影响评价科学认识，为学者和专业服务人员认同和接受。2.可操作性本标准制定的气候年景评估方法较直观，所需的资料为常规气象数据，获取方式简便，所选用的指标构建方法和等级划分标准均为科研和业务服务中常用的统计方法，可操作性强，可满足相关行业的科研和业务服务需要，适用于开展广西壮族自治区行政区域内的气候年景评估工作。3.规范性本标准依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》给出的规则起草，符合标准编写要求。本标准的所有条目在表述上力求做到清晰明确，无模棱两可、含糊其辞或易于产生歧义的表达；在方法上力求做到务实、有效、可操作。（二）主要依据本标准编写的主要技术依据有：（1）《GB/T33670—2017气候年景评估方法》；（2）《DB35/T1178—2019气候年景评价方法》；（3）《DB52/T1515—2020气候年景评估技术规范》；（4）《DB43/T2458—2022气候年景与旱涝年景评估方法》。（三）与现行法律、法规的关系,与有关国家标准、行业标准的协调情况本标准的制定没有引用国内和国际的同类标准。本标准在编制过程中本遵循了《中华人民共和国宪法》、《中华人民共和国标准化法》、《中华人民共和国气象法》等相关法律，遵守《中华人民共和国标准化法实施条例》、《国家标准管理办法》等相关法规，没有出现与有关现行法律、法规和强制性国家标准发生冲突的条款。本标准还参考了《气候年景评估方法》（GB/T33670—2017）和福建、贵州、湖南等省关于气候年景评价的地方标准中部分内容。五、主要条款说明（一）主要技术指标和参数气候年景指数、气温年景指数、降水年景指数及气候年景等级。（二）主要试验验证的论述借鉴《GB/T33670—2017气候年景评估方法》的思路，以标准化的气温和降水指数之和表征气候年景。不同季节、不同时期的气温和降水异常事件对社会经济和农业等方面的影响程度不同，因此通过分时段赋予表征指数不同的权重系数，突出年内灾害性天气事件对广西经济、农业的影响，可更好地表征年度冷、热、旱、涝景况及气候影响。1.气候年景评估指标气候年景是某年内气温、降水等主要气候要素偏离气候平均状态的综合表征，以气候年景指数来进行量化表达，该指数由气温年景指数和降水年景指数构成。广西干湿分明、雨热同期，4—9月为降水集中期、各月平均气温均高于全年平均值，同时为了便于理解，在开展年景评估时将全年分为夏半年/汛期（4—9月）、冬半年/非汛期（1—3月、10—12月）两个时期，分别对气温和降水进行逐旬分析评估，每旬的要素偏离程度Ii可表达为：I式中，ω为权重系数（表1），Xi为第i旬的X要素距平值，σi为第i旬的X要素的标准差。标准差的值与气候平均值的大小息息相关，为综合反映某年内气温偏离气候平均值异常程度，构建气温年景指数，选择旬平均气温作为评估指标Xi，其正（负）分别表征气候状况异常热（冷）的情况。为突出年内高温和低温过程，考虑冬半年气温负距平情况对社会经济和农业等方面的重要影响，根据不同季节内评估指标的大小，赋予不同的权重系数，分别计算夏半年气温异常指数Ihot和冬半年的气温异常指数Icold并相加It=Icold+I为综合反映某年内降水偏离气候平均值异常程度指标，构建降水年景指数，选择旬累计降水量作为评估指标Xi，其正（负）分别表征气候状况异常涝（旱）的情况，相比于《GB/T33670—2017气候年景评估方法》所采用的各旬末标准化降水指数SPI，计算方法更简单，操作性更强，且同样能反映降水偏离平均值的程度。为了突出年内暴雨和干旱过程，更好地表征年内旱、涝景况及气候影响，根据不同时段内评估指标的大小，赋予不同的权重系数，分别计算汛期降水异常指数Iflood和非汛期的降水异常指数INon-flood并相加，得到Ip=Iflood+INon表1年景指数的权重系数取值要素时段指数Xiω旬平均气温冬半年IX3-1.51.5X1夏半年IX1旬累计降水量汛期IX1.5-21X3非汛期IX3-1X1.5由于气温、降水年景指数均由标准化后的无量纲数赋权重相加而成，可将二者直接相加，得到气候年景指数IcIc=It+2.气候年景等级划分国家标准《GB/T33670—2017气候年景评估方法》第6点规定：“气候年景划分为好、较好、一般、较差、差”，“具体阈值为第10百分位数、第30百分位数、第70百分位数、第90百分位数”；福建省地方标准（DB35/T1178—2019）、贵州省地方标准（DB52/T1515—2020）和湖南省地方标准（DB43/T2458—2022）也采用了同样的等级划分方法，为保持国省一致性和省际协同性，本标准亦将10%、30%、70%和90%百分位数作为阈值，即以1961—2020年气候年景指数60年历史序列为样本，分别计算10%、30%、70%和90%对应的百分位数，以此作为阈值，将气候年景评估结果划分为5个等级（表2），据此判断1961—2022年历年的气候年景等级。表2气候年景等级划分百分位数范围阈值范围气候年景等级≤10%I好（10%，30%]61.7<较好（30%，70%]66.8<一般（70%，90%]74.4<较差＞90%I差3.气候年景评价结果及验证按照以上指标计算1961—2022年历年广西气候年景指数，并对年景等级进行划分（图1）。气候年景评估为差的年份有1968年、1994年、2008年、2011年、2015年、2020年、2022年，共7年；年景评估为好的年份有1978年、1986年、1989年、1991年、1995年、2003年，共6年。图11961—2022年广西气候年景评估结果3.1历史重大天气过程记录验证针对气候年景等级为差的7个年份，查阅广西气候业务手册和历年广西气候影响评价中记载的暴雨、干旱、台风、高温、低温冷害等主要历史重大天气气候事件的相关记录，总体而言，各年内的灾害过程强度强、频次高或持续时间长，异常程度高，具体如下。（1）1968年，广西遭受暴雨洪涝影响，灾害造成洪水淹没四分之三南宁城区，寒露风致使晚稻减产约40%；（2）1994年，广西暴雨洪涝灾害严重，5—8月共发生18次大到暴雨过程，特别是6月12—18日、7月13—24日出现两次罕见的特大暴雨洪涝灾害（图2左），有86个县市2753万人受灾，死亡477人，造成直接经济损失约362.6亿元，损失惨重；（3）2008年，强台风“黑格比”、西江大洪水、低温雨雪冰冻灾害，导致直接经济损失约250亿元；（4）2011年，年初的低温雨雪冰冻天气持续时间长、影响范围广，9月强台风“纳沙”造成严重的风雨影响；（5）2015年，秋季降水量异常偏多，为1951年以来同期最多，11月桂北出现罕见秋涝，台风“彩虹”是1949年以来10月份进入广西内陆的最强台风，多次出现“同期最强”及“罕见”事件（图2右）；（6）2020年，广西共出现15次非台风系统引起的区域性暴雨天气过程和7次强对流天气过程，大部地区遭受洪涝灾害，致灾严重，因灾死亡16人，直接经济损失109.41亿元；（7）2022年，广西遭遇1951年以来最强“龙舟水”暴雨过程、台风“暹芭”、全区性高温过程及夏秋连旱，共导致直接经济损失近200亿元。图2广西气候年景指数逐旬变化（1994年、2015年）在气候年景等级为好的6个年份中，广西也有各种气象灾害出现，但总体看来重大过程较少、影响较轻，具体如下：（1）1978年，桂西大部、桂林市北部、玉林市及金秀、浦北等地受寒露风影响，晚稻减产近5000万斤；暴雨洪涝、干旱、台风、高温、低温阴雨等影响较轻；（2）1986年7月下旬，受09号热带风暴影响，造成73人死亡，直接经济损失11.2亿元；暴雨洪涝、干旱、高温、低温阴雨、寒露风等影响较轻；（3）1989年初广西遭遇全区性寒潮，7—12月夏秋连旱造成损失粮食1.93亿公斤；（4）1991年底遭遇全区性寒潮，遭受春旱、秋旱造成313万多人饮水发生困难；（5）1995年底广西发生大范围霜（冰）冻天气过程，暴雨洪涝、干旱、台风、高温、低温阴雨等影响较轻；（6）2003年7月下旬，受07号台风伊布都影响，造成19人死亡，直接经济损失9.7亿元，中下旬遭受全区性高温过程影响；此外，2003/2004年的夏秋冬春连旱，导致2003年12月份，桂林水文站出现自1956年以来最低水位。在某些年份，广西发生了影响较大的气象灾害事件，但相应的年景评估等级结果为一般到好。如2001年台风“榴莲”“尤特”严重影响广西，但2001年评估结果为较好；2003/2004年发生夏秋冬春连旱，但2003和2004年的评估结果分别为好和较好；2006年台风“碧利斯”“派比安”带来较大风雨影响，但2006年评估结果为较好，故对这4年的气温、降水年景指数进行逐旬分析。结果表明，4年内各旬的降水、气温年景指数值主要在0~2之间，异常程度较低，只有部分旬出现了峰值；2001年7月上旬的降水年景指数为年内峰值，已较好地反映了台风“榴莲”“尤特”的影响；2003年7月下旬，尽管台风“伊布都”给广西带来较大的风雨影响，但该旬降水距平百分率仅为11.9%，台风降水影响有限；2004年的旬气温、降水年景指数仅出现了一次大于3的峰值，整体异常程度较低；2006年7月中旬和8月上旬，降水年景指数为两个峰值，可反应台风“碧利斯”“派比安”的影响。因此，综合考虑气温和降水异常程度后，这4年的气候年景指数较小，该评估方法能较好地反映影响较大的气象灾害事件。图3广西气候年景指数逐旬变化（2001年、2003年、2004年、2006年）综上，在广西出现造成重大社会影响或严重经济损失和人员伤亡的暴雨、低温、台风等极端天气气候事件和重大气象灾害事件的年份，年景评估结果与年内重大天气过程的发生情况较为一致。3.2历史气象灾情验证为了检验本气候年景评估结果能否客观反映年景实况，参照相关文献使用的灾害影响评估模型，选取气象灾害造成的受灾人口、伤亡人口（含死亡人口和失踪人口）、农作物受灾面积及直接经济损失率作为评估指标，将各指标综合加权求和计算气象灾害影响的综合评估指数，权重系数采用信息熵赋权法来确定，同时为了消除不同灾情数据之间量纲不同的影响，保证数据尽可能地保留原始值之间的相对变化信息，在计算灾害影响的综合评估指数前，采用Max-Min归一化方法对4个评估指标进行了归一化处理。将1993—2022年广西的气候年景评估与气象灾害影响的综合评估结果进行对比（图4），结果表明，气候年景评估结果与气象灾害影响的综合评估结果完全对应和相差一个等级的占80%，无与评估结论相反的结果，本气候年景结果与实际灾害影响程度基本相符，能客观反映气候影响程度的特征。图41993－2022年广西气候年景和气象灾害影响的综合评估结果3.3主观评估结果验证在2004—2021年《广西气候公报》（下称公报）中，年景评估结果主要基于专家的主观经验评估，而本评估方法为客观评估方法，将两者的年景评估结果进行比对（表3），结果表明，在公报中有明确年景评估结论的年份中，与本评估方法结果一致或只相差1个等级的年份占86.7%，相差2个等级的年份占13.3%，客观定量化的评估结果与专家评估的认知