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[综合数据]探讨平均气温的计算(2015.8.13更新完成)

楼主#
更多 发布于:2015-07-28 21:46
探讨平均气温的计算
平均气温(后面简称均温)是衡量温度(热量条件)的最重要的指标,而且我们无法直接获取准确的平均气温值,只能通过近似计算来进行近似,如此一来,均温的计算也就成为大家时不时讨论的话题。这里是我用数学的方法进行分析,对比3种近似方法的数据进行的一点研究。作为本科生水平有限,如果有不当的地方欢迎指出,也欢迎讨论。本文主要讨论单日日均温的计算,因为后面的其它均温都是直接或者间接地通过单日日均温的数据得出的,而月均温和年均温的计算也略有涉及。
很多气象迷对踩点的话题津津乐道,甚至以最高气温、最低气温的平均值来衡量踩点是否合理、科学。然而这是否合理呢?
经度对常年踩点的影响也早就为论坛实况迷所知,然而经度对“踩点”的影响有多大呢?是不是就是影响“踩点”优劣的唯一因素呢?
经过对最近一年多统计的一些数据进行分析,写成了本文,对以上内容所有的这些内容本文都会进行讨论。
主要内容
               一、现行日均温的计算情况
1.高低平均 2.四点均温 3.24点均温
二、对计算年、月、日均温的方法简单的数学分析
1.日均温
包括3种方法下的日均温
2.月均温
3.年均温计算的不合理现象
三、一些数据对比以及再分析
1.18个站全年6种均温计算方法的数据对比
2.数据分析,包括
2.1高低平均的再分析--影响因素(季节,温差等)
2.2多点(四点)均温的再分析--影响因素(经度,季节等)
四、对一些均温计算方法的改进方法
1.高低平均--加权平均法
2.多点平均--梯形法
更新完成
[禅子于2015-08-13 11:43编辑了帖子]
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    已申请授精~
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发布于:2015-07-28 21:47
一、现行情况
对于单日日均温的计算现行气象迷讨论得比较多的方法主要有以下3
1.我国大陆官方按北京时间281420四个时刻的气温取算术平均值,保留一位小数作为均温。这种方法算出的均温后面简称为4点均温
2.美国等个别国家按照最高气温和最低气温的取算术平均值作为均温。这种方法算出的均温后面简称为高低平均。(有很多气象迷把这个称为算术均温,我认为与数学上的算术平均产生了极大的混淆从而使得这个叫法并不十分合适,这里不采用)
3.英国等一些国家按照一天中24个时次(当地时间)的气温取算术平均值作为均温。这种方法算出的均温后面简称为24点均温
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发布于:2015-07-28 21:47
2.月均温的计算
我国取当月的全部日子的逐日平均气温的平均值作为月均温,这点应该是比较合理的,也是在各地广泛应用的方法。
3.年均温的计算
年均温的计算存在两种办法,我国大陆地区取一年12个月的逐月平均气温的平均值作为年均温。
而有相当一部分国家和地区是取一年全部日子(365或者366)逐日平均气温的平均值作为年均温。
显然,后者更为合理。一年中每个月的长度是并不相等的,我国的年均温算法实际上是逐日平均气温的加权平均值,同样是一天,在不同月份的日子权重不相等。在长月的日子权重小,而在短月的日子权重大,在平均值的计算上,这显然是不合理的。
[禅子于2015-07-28 21:57编辑了帖子]
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发布于:2015-07-28 21:50
三、一些数据对比以及再分析
(为了提高精度,除了日均温仍按保留一位小数计算之外,其余均按保留二位小数计算;根据需要,年均温有时候可能会采用365天平均进行对比,另外这里的误差不取绝对值)
有人可能会认为,按统计学上的原理,即使是在计算某天的均温的时候会有一定的误差,但是多天的平均下来,误差应该会变得很小以至于可以忽略。
但事实上并非如此,原因在于气温在不同的时间并不是随机分布的,不同日子的气温-时间曲线之间具有非常大的相似性,直观地说,绝大多数日子都是日出前后最低,之后逐渐升温,在午后达到最高,然后逐渐下降。
1.数据对比
列出一些我最近1年半统计的一些数据(有些因为个人事情、数据缺报等原因,数据有点不完整)
温差和24点平均是原始数据,把24点平均近似作为真实均温值,而后面列出几种算法比较跟24点均温相比的差距(误差)并保留符号。
除了四点法和高低平均之外,还增加了6/8/12点平均,类似于4点法和20-20时的规定
6点法选取0,4,8,12,16,20六个时次
8点法选取23,2,5,8,11,14,17,20八个时次
12点法选取22,0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20十二个时次进行取平均值
1.1 黑龙江,选取了3站,哈尔滨、漠河、呼中,时间期限是2014年4月-2015年3月,缺部分日子但影响很小,因为操作失误的原因,计算此段的时候月均温仅保留了一位小数

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1.2 湖北  仅选取了巴东一站  时间期限是2014年,月均温仅保留了一位小数,原因同上

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[禅子于2015-08-10 14:28编辑了帖子]
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发布于:2015-07-28 21:50
1.3 四川选取了攀枝花、仁和、木里3站,时间期限是2014年,攀枝花的月均温仅保留了一位小数

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1.4 西藏选取了察隅、阿里2站,时间期限是2014

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[禅子于2015-08-10 14:36编辑了帖子]
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发布于:2015-07-28 21:51
1.5 云南最开始我打算研究的是云南的干热河谷或者其它比较暖的地方四点均温法和24点准确均温的差距有多大,所以云南列入统计的站数较多,有昆明、勐腊、兰坪、元江、元阳、景洪、巧家、元谋、河口9站,时间年限是2014

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[禅子于2015-08-10 19:02编辑了帖子]
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