氣候統計

氣候統計是研究天氣、氣候變化規律的有力工具。氣候資料的統計分析成果既是研究大氣運動的數據基礎，又是農林、水利、交通、航空、建築以及醫療衞生等部門生產、規劃、服務和設計所必須參考的自然環境依據。 ^[2] 

氣候統計的任務是：

(1) 推求各種氣候指標的統計估值，以便描述氣候特徵，分析氣候演變的客觀規律；

(2) 運用實驗分佈函數或推導理論分佈函數分析各地氣候的客觀規律；

(3) 處理記錄、訂正資料，以便取得更可靠的數據，正確反映氣候的特徵。 ^[2] 

氣候統計，主要包括氣温、降水、風以及其他氣候要素的統計，以及多個氣候要素的聯合統計，氣候分區與區域的統計，氣候要素的時域和頻域統計，氣候要素的馬爾科夫鏈統計以及氣候記錄的審查與訂正。 ^[2] 

研究某地的氣候，必須實事求是地對多年的氣象觀測資料進行整理，才能得出氣候的特點及其變化的規律來。 整理氣候資料，首先要對收集到的資料進行選擇，加以必要的訂正，再用統計學的方法進行統計，並對統計結果進行分析，最後編寫成各種説明氣候情況的材料。整理氣候資料，最主要的任務就是對各氣候要素作出基本的數量的分析。也就是説，運用統計方法，從大量的歷史氣象資料中找出能夠反映氣候特徵的數值——氣候指標。利用氣候指標，一方面可以從數量的概念上來説明各地的氣候特徵，另一方面，還便於對各地的氣候情況進行比較。 ^[3] 

統計各要素的平均值，就可以表明氣候的一般情況。所以平均值就成為一個常用的氣候統計值。平均值的統計方法有算術平均值和滑動平均值兩種。

（1） 算術平均值

先將某個氣候要素的數值(

,

,

,..,

)，逐時或逐日(或逐候、逐句、逐月、逐年)地相加，再除以相加的次數(n)，就可以得到該氣候要素在一日(或一月、一年、多年)的算術平均值。以式表示為：

（2） 滑動平均值

在研究氣候長期變化時，常採用十年滑動平均值來觀察某一氣候要素的演變情況。以上海降水為例，上海自1873年開始就有觀測記錄，將起始年(1873年)到第十年(1882年)的降水取平均值，再計算第二年(1874年)到第十一年(1883年)的平均值，這樣依次類推，將所有的十年平均值都求出來，就可得出上海近百年來的降水的十年滑動平均值。滑動平均值可以濾去氣象資料中的一些短期不規則變化，從而可以找出氣象要素的較長時間的變化規律，用以研究氣候的變化趨勢和變化週期。 ^[4] 

眾數指某氣象要素的一列數值中出現次數最多的一個數，它能代表大多數情況。眾數一般是在求算術平坶值已沒有代表意義，而又要知道出現次數最多的數值時應用。例如，風向，求其平均值就沒有代表意義，不能説北風(0°)與南風(180°)的平均值是東風(90°)，但卻需要知道該地某一時間內出現最多的風向是什麼。如右表為北京某年1月份風向出現次數，由表可以看出北風出現次數最多，達140次，因此，北風為北京1月份風向的眾數。 ^[4] 

將某個氣象要素觀測所得的數值，按大小順序排列起來，如這一組數列為奇數，則居中的數值就是中位數。如果數列為偶數，則取中間兩個數的算術平均值，作為中位數。‘它也是當某一氣候要素(例如，乾燥地區的雨量)的平均值失掉其實際意義時採用。 ^[4] 

為了瞭解氣象要素的變化情況，有必要統計它們在一定時期內的最大值和最小值，這兩個值稱為極端值。極端值又可分為絕對極端值和平均極端值兩種。絕對極端值是指某要素在所統計的時期內的最大值或最小值。平均極端值則是指各段時間內的絕對極端值的平均數。 ^[4] 

同一時期內最大值和最小值之差，稱為較差，或稱為振幅。絕對最大值和絕對最小值之差，稱為絕對較差，或稱為絕對振幅。絕對較差表示所統計的時期內某個氣象要素的可能變動範圍。例如，某地多年的絕對最高氣温和絕對最低氣温分別為41．2℃和～10.5℃，則説明該地可能出現的氣温值的變化範圍達51.7℃。平均最大值和平均最小值之差，稱為平均較差，或稱為平均振幅。平均較差表示在所統計的時期內氣象要素的一般變動範圍。例如，某地多年的平均最高氣温和平均最低氣温分別為21.1℃和12.2℃，則説明該地最常出現的氣温值的變化範圍只有8.9℃。 ^[4] 

頻率指某個氣象要素(或某個氣象要素值)在某段時期內出現的次數與觀測總次數的百分比。例如，某地某年六月份30天中，19時出現雷暴達9次，故 ^[3] 

該月19時雷暴的出現頻率=

保證率指某個氣象要素值小於(或大於)某一數值的可靠程度。通常以某個氣象要素在長時期內小於(或大於)某一數值的頻率(累積頻率)來表示這種可靠程度，如右表 ^[4]  。

將某年的氣象要素值減去該氣象要素多年平均值便可求出該年的距平。距平可正，可負。正距平説明該年的氣象要素高於多年的平均值，負距平説明該年的氣象要素值低於多年的平均值。如果要表示多年氣象要素值平均的變動情況，則需要計算平均距平。方法是將各年的距平（取絕對值）相加，再以相加的年數來除，得到平均距平（又稱平均變率）。由於氣候要素值的變動可能高於或低於多年的平均值，故平均距平的數值前要加正號、負號。平均距平越大，説明氣象要素變動越大，反之説明變動越小。 ^[4]