冷冬等级 编制说明

《冷冬等级》国标于2017年发布实施，该标准实施7年来，已在气候很好的验证。然而，伴随着气候业务发展需要以及业务服务的反馈，原《冷冬等级》标准存在的不足日益显现：一是气候变暖导致过去采用的常年值不能很好地适用于现阶段冷冬等级的评估。随着气候变暖加剧，新常年值较旧常年值大幅提高，如果仍然按照过去的常年值计算，可能导致暖冬显著增多或年年暖冬、冷冬显著减少或消失等不合理现象，与公众感知存在明显差异，极大地影响了气候服务效果。二是冷冬标准中对强冷冬的判定标准会随暖冬面积的变化而变化。2017版的《冷冬等级》中，强冷冬判定条件为“全国强冷冬面积与全国冷冬面积之比大于或等于50%”，也即是说，强冷冬的判定阈值会随着不同冷冬年冷冬面积的变化而变化，从而导致不同冷冬年强冷冬的判定阈值不一致，这不利用强冷冬的判定和业务推广，因此需要对强冷冬判定条件进行修订。三是强冷暖冬计算方法存在差异导致强冷暖冬判定不一致。国标《暖冬等级》已完成立项修订，强暖冬判定采用新的计算法，为了与《暖冬等级》保持一致性和协调性，需要对《冷冬等级》做相应修订。因此，修订《冷冬等级》标准是当前气候服务亟待解决的科学问题和业务问题，对提升决策、公众服务质量具有十分重要的社会意义。本文件由国家气候中心负责起草，国家气象中心协2（1）向洋：标准起草牵头人，主要负责标（2）吴焕萍：标准主要起草人，负责技术路线设（4）赵琳：标准主要起草人，负责单站冷冬计算及结果验证，收（6）关月：标准主要起草人，负责全国冷冬级》的修订参考了《暖冬等级（GB/T21983-2020）》等已有标准以及代表性34值：偏暖、偏冷和正常发生的概率均约为33.3%，则冷冬阈值为-0.43σ（σ为标准差，取-1.29σ＜Δr≤-0.43σΔr≤-1.29σΔr计算见式（2），σ（标准差）计算见式）：1Ti··························T——目标年冬季平均气温，单位为摄氏度（℃）。2·····································σ——冬季平均气温标准差。（3）在单站冷冬的基础上，制定不同的空间范围的冷冬标准，即区长江中下游地区等）、江河流域（如黄河流域、淮河流域）及所选定的任意不规则区①区域内冷冬站数与有效站点总数之比5全国冷冬指数大于或等于50%，判定为全国冷冬。全国冷冬指数应按附录B中的（4）~Gs,i=Se×cosφi······································Gs,i——非赤道地区有效网格面积，单位为平方千米（km2），φ——有效网格中心点纬度，单位为度(°);Es=∑1Gs,i···································································Es——全国有效面积，单位为平方千米（km2Gcs,i=Ac,i×Gs,i·······································································(6)Gcs,i——有效网格冷冬面积，即某一有效网格冷冬站点所代表的面积，单位为平方千Ac,i——冷冬面积权重系数，为该有效网格内冷冬站数与站点总数之比。Cs=∑1Gcs,i·········································································(7)于25%，判定为全国强冷冬，反之判定为全国弱冷冬。全国强冷冬指数应按（4）对一个区域而言，其范围相对小，且站点分布相对均匀6（6）区域强冷冬的界定，前提条件是在“区域冷冬年”，否季，给出“正常冬季”的判定结果，以便对冬季气候特征（气温）进行全面在第四章中：增加了“冷冬分类”（4.1）；将单站冷冬界定方法由冬（4.2）”；将区域冷冬的界定方法由“区域范围内冷7于50%，定义为全国强冷冬。”更改为“在全国）；区域或全国强冷冬等级主要从单站强冷冬（强度）和达到单站强冷冬强度的面积两个维度来界定。在2017版的《冷冬等级》中，强冷冬判定条件为“全国强冷冬面积与全国冷冬面积之比大于或等于50%”，这意味着当全国冷冬面积不同时，判定是否是全国强冷冬的面积这一阈值也随之发生变化。本文件拟对全国强冷冬范围判定标准修订为“在全国冷冬年，全国强冷冬指数大于或等于25%，判定为全国强冷冬，反之判定为全国弱冷冬”，这里强冷冬指数是指有效网格内强冷冬站数与站点总数之比，当总站数一定时，判定是全国强冷冬的面积这一阈值是一个定值，也即是说，强冷冬的判定条件不随不同冷冬年冷冬面积的变化而变化，保证了全国和区域强冷冬判定条件的一致性。为说明修订前后的差别，表2以2400站为例，枚举了在不同冷冬面积的理想情景下，冷冬强度和面积、强冷冬强度和面积的判定阈值及强冷冬面积修订前后的差异。从表中可以看出：当冷冬面积刚好达到1200站时，根据定义修订前后强冷冬面积的判定阈值均为600站；当冷冬面积达到1300站时，2017版的强冷冬面积的判定阈值变成650站，而修订后的阈值仍为600站，前者较后者多50站；以此类推，当冷冬面积达到2400站时（尽管现实情况中很难发生2017版的强冷冬面积的判定阈值变成1200站，而修订后的阈值仍为600站，前者较后者多600站。冷冬面积越大二者差异越明显，显然后者更合理。类似地，本文件对区域强冷冬判定阈值也做了相应修订。8不不同理想情景下判定标准度(℃)1200-0.43σ1300-0.43σ1400-0.43σ1500-0.43σ1600-0.43σ1700-0.43σ1800-0.43σ1900-0.43σ2000-0.43σ2100-0.43σ2200-0.43σ2300-0.43σ1200-1.29σ6001200-1.29σ6501200-1.29σ7001200-1.29σ7501200-1.29σ8001200-1.29σ8501200-1.29σ9001200-1.29σ9501200-1.29σ10001200-1.29σ10502200-1.29σ11001200-1.29σ1150度(℃)-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-0.43σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ-1.29σ积000000000000积092400-0.43σ1200-1.29σ1200-0.43σ1200-1.29σ6000600为了进一步说明修订前后强冷冬阈值对全国强冷冬判定的影响，表3给出了1990/1991年以来不同判定条件下冷冬及强冷冬等级结果。从表中可以看出，最近30多个冬季中，仅2007/2008、2010/2011、2011/2022三个冬季达到全国弱冷冬阈值（单站冷冬站数与有效站数之比大于或等于50%）。按照2017版全国强冷冬判定标准，在弱冷冬年，单站强冷冬站数与单站冷冬站数之比大于或等于50%，2011/2012年冬，单站冷冬站数（1913站）远超有效站数（2288站）的50%，满足弱冷冬判定条件，但根据强冷冬判定条件，由于单站强冷冬站数（648）未达到单站冷冬站数（1913站）的一半，因此，最近30多个冬季无强冷冬。修订后全国强冷冬判定条件为，在弱冷冬年，单站强冷冬站数与有效站数之比大于或等于25%，按照修订后的判定条件，由于单站强冷冬站数（648站）超过该冬季有效站数的25%（2288站*25%=572站），因此，2011/2012冬季为最近30多年来唯一的强冷冬。图1给出了1991年以来冬季平均气温历年变化，2011/2012年冬平均气温-4.28℃,为1961年以来历史同期第18低、1980年以来第5低、1986年以来历史同期最低。因此，将2011/2012冬判定为强冷冬与多年冬季平均气温变化和公众的感受相符。8否10否0否0否0否0否0否00否0否70否0否0否0否0否0否40否00否00否0否0否0否0否06否20否0否40否0否20否08334180000000000000000000000000000000000