RClimDe中文用户手册.docx

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1、RClimDex (1.0)极端气候指数计算软件用户手册张学斌 Feng Yang加拿大环境部气候争论中心2004 年 9 月 10 日南京信息工程大学遥感学院 陈昌春 译注20138作者致 谢RClimDex 由 Xuebin Zhang张学斌and Feng Yang加拿大气象局气候争论部开发与维护，最初的开发由加拿大国际进展办事处通过加中气候协作工程， C5资助。Lisa Alexander, Francis Zwiers, Byron Gleason, David Stephenson, Albert Klan Tank, Mark New, Lucie Vincent 与 Tom P

2、eterson 对 R 包的开发与测试作出了重要奉献。CCl/CLIVAR ETCCDMI 的有关研讨会也对 RClimDex 的改进供给了贵重的意见。.译者的话原英文说明中所介绍的下载网址链接已无效，网址包括 :/ pcic.uvic.ca/tools-and-data/climdex :/etccdi.pacificclimate.org/software.shtmlRClimdex可计算极端气候指数27项，以下摘录来自一硕士论文内蒙古地区极端气候大事时空变化及其与NDVI的相关性使用RClimdex软件的15项指数名称翻译及一段简要说明。.指数名称、解释、单位FD0 霜日 一年中日最低温

3、0的日数 天SU25 夏日日数 日最高气温25的日数 天GSL 作物生长期 连续6 日5或5的时间跨度 天TN10p 冷夜日数 日最低气温90%分位值的日数 天TX10p 冷昼日数 日最高温90%分位值的日数 天 WSDI 热持续指数 连续6 日最高温在90%分位值日数 天CSDI 冷持续指数 连续6 日最低温在10%分位值日数 天RX5day 5 日最大降水量 每月内连续五日的最大降水量 mm CDD 持续枯燥指数 日降水量日最高温2日降水量” 下 ， 输 入 源 文 件 R 包 名 称 ： source(“rclimdex.)r。”如文件不在缺省名目什么名目？ 中，在rclimdex.r

4、名称之 前 ， 你 可 能 需 要 用 全 路 径 名 ， 此 时 在 提 示 符 下 输 入 ： source(“f:/rclimdex/rclimdex.r“ 留意：全路径名之间的间隔符为 unix 下承受的“/”而不是windows 操作系统命令行即以前的DOS 操作系统下的“”。这将加载 RClimDex。一旦源程序加载成功，RClimDex 主菜单就会消灭：译者注：英文原文中，3.1 中 1、2 方法消灭次序相反。为便利用户使用作了调换。3.2. 加载数据，运行质量掌握模块QC数据质量掌握模块是计算极端指数的预备性处理工作。 RClimDex 质量掌握模块执行如下功能: 1) 用 R

5、 语言认可的数据格式代替缺失值 (假设原数据以-99.9 表示)， 如用“NA”表示“不行得”；2) 用“NA”代替全部的不合理值。这些值包括 a) 小于 0 的日降水量； b) 小于日最小气温的日最大气温。此外，质量掌握模块还能识别日最大气温与日最大气温的离群值不正常值。这些离群值是由用户定义的区域之外的日特征值。 当前，这个区域被定义为均值日特征值的 n 倍标准差翻译待审核！，即mean n*std, mean+n*std。std 表示日特征值的标准差， n 表示一个用户的输入，mean均值 表示气候特征的日值。7在 RClimDex 主菜单中选择 “Load Data and Run Q

6、C” ，翻开的窗口形式如下。用户能够选取用于计算极端指数的气候数据文件。文件名的格式应当有如“stationname.txt”。文件中数值格式应当符合附录 B 的要求。 在这个实例中，我们使用一个名为“21946.txt”、 ASCII 格式的站点数据。数据加载成功之后，一个弹出窗口消灭。假设这一步没有顺当完成，一个错误信息提示将会消灭。这通常是由于输入格式有误。请比较你的数据格式与手册供给的样例数据格式。不合理的值将被自动识别，但离群值需要用户进展确认。n 的缺省值是 3 (依据“为数据质量掌握设定参数”的设定)，但这个数值用户可以改写。由于 3 可能标志flag着一个很大的数值，用户可能期

7、望设定为 4。当8参数设定是为了以后使用(翻译待复核!)，不需要填写“Station name or code”，点击“OK” 连续。译者注：此处 n 表示原始气象数据序列的标准差。如某地实际降水等变化超出此缺省值，可以适当放大，如将“”改成“5”以避开误将真实值当成离群值。假设觉察不合理值，将会消灭弹出窗口。例如，日最小气温大于日最大气温。假设在日降水量中消灭负值 (除了以-99.9 表示缺测的状况) ，将会消灭以下窗口：9假设有离群值消灭，将消灭以下窗口。译者注：离群值的查找很便利。假设消灭离群值，依据系统提示的名目中生成的文件21946tepstdQC.csv 对原始数据中的不合理值进展

8、查找与修改即可。数据掌握模块完成， 将会弹出一个窗口。 同时， 4 个 Excel 文件： “21946tempQC.csv”, “21946prcpQC.csv”, “21946tepstdQC.csv”, and “21946indcal.csv” 将建立在一个名为 log 的子名目中。开头的 2 个文件包含着气温与降水中存在的不合理值比“离群值”还不合理信息，第 3 个文件标记全部可能的气温离群值及其消灭日期。最终一个文件包含着数据掌握模块的信息，并将用于指数的计算。留意：在最终的一个文件中，仅用 NA 代替缺失值 和不合理值，并未转变作了标记的离群值。 为了可视化，4 个 用于日最高、

9、最低气温、日降水时间序列范围绘图的 PDF 文档 (缺失值被标为红点) 放置在 log 名目之中。 .因此，用户可能需要检查文件 “21946tepstdQC.csv” 中的数据，是否标记为离群值的数据真的为离群值。文件 “21946indcal.csv” 可以用 Windows 系统下的 Excel 软件或 Unix 系统下的编辑器进展修改。这一步操作完成之后，用户点击 OK，进入后续的指数计算。留意：指数承受数据质量掌握后的数据进展计算。原始的输入文件并未转变。译者注：21946tepstdQC.csv 中保存着软件认为可能不合理的值，用户可以查看或修改。不合理值包括：降水量为负值、最低气

10、温大于最高气温。系统自动生成一个校核过的数据文件进展 后续处理，并不直接使用原始数据文件因此，用户想要修改原始数据文件以改正错误值的 话，应当重加载数据，数据质量掌握模块也需要再次运行。3.3. 指数计算RClimDex 能够计算附录 A 中全部的 27 种核心气候指数，用户可以依据需要选择指数进展计算。10在主菜单中选择值“计算指数Indices Calculation”之后，用户被要求设置某些参数。“设置参数值Set Parameter Values”窗口允许用户输入用于门槛值计算的基期的第 1 年和最终 1 年、站点纬度(南半球为负值)、用户定义的日降水门槛值 P (用毫米 mm 表示)

11、, 当日降水超过这个门槛值时计算持续日数 (Rnn 指示器)、4 个用户定义的气温门槛值。“用户定义的日最高限值 User defined Upper Limit of Day High”用于计算日最高气温高于门槛值时的持续日数。 “用户定义的日最高限值User defined Lower Limit of Day High ”用于计算日最高气温低于该值时的持续日数。 “用户定义的日低值上限 User defined Upper Limit of Day Low” 用于计算日最低气温超过该值时的持续日数。“用户定义的日低值下限User defined Lower Limit of Day Lo

12、w ” 用于计算日最低气温低于此值的持续日数。这些指数分别被称作 SUmm、FDmm、TRmm、IDmm， “mm”对应于用户定义的值。译者注：基期的第 1 年系统自动识别为原始序列的第 2 个值的年份，而不是第个值的年份， 缘由见4. 的过失。承受默认设置不作改动可以运行，但具体影响本人尚未深入分析。对于降水指数的计算可能无直接影响，但影响温度指数的计算。4. 的过失供给的一个补救方法是在观测数据前面增加一个值但标为-99.9详见4. 的过失。“用户定义的日降水门槛值P (用毫米mm 表示), 当日降水超过这个门槛值时计算持续日数(Rnn 指示器)”的修改可能影响连续潮湿指数的计算CWD。这

13、一步完成之后，一个窗口会消灭，允许用户选择需要计算的指数。缺省设置为计算全部指数。退选不需计算的指数工程后，点击 “OK” 进展计算。依据选择计算的指数多少，这一步的计算时间各有长短。译者注：在调试过程中，为节约运算时间可退选暂不需要计算的工程。如仅需CDD，保存CDD 选项即可。11需要计算的指数运算完成之后 ，消灭一个弹出窗口。计算所得的指数序列以 Excel 格式存放在名为 indices的子名目中。指数结果文件名称类似 “21946_XXX.cvs”， XXX 表示指数的名称。数据的各列用逗号(“,”)分隔 。考虑可视化需要，绘制了年序列、趋势最小线性二乘法 solid line，lo

14、cally weighted linear regression (dashed line)的图形，线性回归的趋势拟合也进展了绘制。这些图形被保存在名为 JPEG 的子名目中，图形文件名命名方法与前述类似， 仅将 “cvs”换成 “jpg”。译者注：提示窗口仅标出了plots 名目，其他结果文件也在相应名目之中。选择“计算指数Indices Calculation”可以为同样的站点计算其它的指数。对于其他站点，选择“数据质量掌握模块 Data QC”、重复上述的同样过程。全部的计算完成之后，选择 “Exit”即可。4. 的过失在 RClimDex 本版以及此前版本中有一个的过失。假设可得数据

15、的第 1 年与基期的第 1 年一样 的话，程序将中止执行。产生这个过失的缘由之一是气温百分12比指数计算中需要一个基期以外的数据。避开这个过失的一个方法是在观测序列的第 1 个数据之前增加一个值，比方数据文件的基期为 1961-1990、现有数据从 1961 年 1 月 1 日开头，可以在数据文件中增加 1 个前 1 天的数据视作缺测，标为-99.9：“1960 12 31 -99.9 -99.9 -99.9”5. 过失报告Please report any bugs/errors to .cawith error messages and data being used for the ca

16、lculation of the indices. This will be helpful in producing a better release in the near future. We would also appreciate your suggestions for further improvement.16APPENDIX A: List of ETCCDMI core Climate IndicesIDFD0 SU25 ID0 TR20Indicator nameFrost days Summer days Ice days Tropical nightsGrowing

17、 seasonDefinitionsAnnual count when TN(daily minimum)25 C Annual count when TX(daily maximum)20 CAnnual (1st Jan to 31 st Dec in NH, 1 st July to 30 th June inUNITSDays Days Days DaysGSLLengthTXxMax TmaxTNxMax TminTXnMin TmaxTNnMin TminTN10pCool nightsTX10pCool daysTN90pWarm nightsTX90pWarm daysWSDI

18、Warm spell duration indicatorCSDICold spell duration indicatorDTRDiurnal temperature rangeRX1dayRx5dayMax 1-day precipitation amount Max 5-day precipitation amountSDIISimple daily intensity indexR10Number of heavy precipitation days Number of veryR20heavy precipitationdaysRnnNumber of days above nn

19、mmCDDConsecutive dry daysCWDConsecutive wet daysSH) count between first span of at least 6 days with TG5C and first span after July 1 (January 1 in SH) of 6 days with TG5CMonthly maximum value of daily maximum temp Monthly maximum value of daily minimum temp Monthly minimum value of daily maximum te

20、mp Monthly minimum value of daily minimum temp Percentage of days when TN10th percentile Percentage of days when TX90th percentilePercentage of days when TX90th percentileAnnual count of days with at least 6 consecutive days when TX90th percentileAnnual count of days with at least 6 consecutive days

21、 when TN=1.0mm) in the yearAnnual count of days when PRCP=10mmAnnual count of days when PRCP=20mmAnnual count of days when PRCP=nn mm, nn is user defined thresholdMaximum number of consecutive days with RR=1mmDaysC C C C Days Days Days Days Days Days C MmMmMm/da yDaysDaysDays Days DaysR95p R99p PRCP

22、TOTVery wet daysExtremely wet daysAnnual total wet-day precipitationAnnual total PRCP when RR95th percentileMmAnnual total PRCP when RR99th percentilemmAnnual total PRCP in wet days (RR=1mm)mmAPPENDIX B: 输入数据格式译者注：用于输入的观测数据文件只能使用纯文本格式，不能使用CSV 文件等。All of the data files that are read or written are in

23、 list formatted format. The except the very first data file that is processed in the “ Quality Control” step. This input has several requirements:1. ASCII text file译者注：ASCII 码文本文件2. Columns as followingsequences:Year, Month, Day, PRCP, TMAX, TMIN. (NOTE: PRCP units = millimeters and Temperature unit

24、s= degrees Celsius)3. The format as describedabove must be space delimited(e.g.each element separated by one or more spaces).4. For data records, missingmduasttabe coded as -99.9; data recmoursdts be incalendar date order. Missing dates allowed.Example data Format for the initial data file (e.g. use

25、d in the Qu:ality Control ste190111-99.9-3.1-6.8190112-99.9-1.3-3.6190113-99.9-0.5-7.9190114-99.9-1-9.1190117-99.9-1.8-8.4译者注：数据格式必需与上表保持全都，年、月、日、降水值 mm 、最高气温、最低气温(摄氏温度)。缺测值必需使用-99.9。全部记录必需按日历年排序，但允许有缺失。比方上表中 1 月 5、6、7 日缺失。APPENDIX C: Indices definitionsDefinitions for indicators listed in Appendix

26、A. For practical reasons, in this version of the software, not all indices are calculated on a monthly basis.Monthly indices are calculated if no more than 3 days are missing in a month, while annual values are calculated if no more than 15 days are missing in a year.No annual value will be calculat

27、ed if any one months data are missing.For threshold indices, a threshold is calculated if at least 70% of data are present. For spell duration indicators (marked with a*), a spell can continue into the nextyear and is counted against the year in which the spell ends e.g. a cold spell (CSDI) in the N

28、orthern Hemisphere beginning on 31st December 2000 and ending on 6 th January 2001 is counted towards the total number of cold spells in 2001.1. FD0ijLet Tnbe the daily minimum temperature on day i in period j . Count the number ofdays where:ijTn 25C3. ID0ijLet Txbe the daily maximum temperature on

29、day i in period j . Count the number ofdays where:ijTx 20C5. GSLijLet T be the mean temperature on day i in period j . Count the number of days betweenthe first occurrence of at least 6 consecutive days with:ijT 5o Cand the first occurrence after 1st July (1st January in SH) of at least 6 consecutiv

30、e days with:T5 Coij 6. TXxkjLet Txbe the daily maximum temperatures in month k , period j . The maximum dailymaximum temperature each month is then:-kjkjTXx= max(Tx )7. TNxkjLet Tnbe the daily minimum temperatures in month k , period j . The maximum dailyminimum temperature each month is then:-kjkjT

31、Nx= max(Tn )8. TXnkjLet Txbe the daily maximum temperatures in month k , period j . The minimum dailymaximum temperature each month is then:-kjkjTXn= min(Tx )9. TNnkjLet Tnbe the daily minimum temperatures in month k , period j . The minimum dailyminimum temperature each month is then:-kjkjTNn= min(

32、Tn )10. Tn10pLet Tnbe the daily minimum temperature on day i in period j and let Tn 10 be theijincalendar day 10th percentile centred on a 5-day window (calculated using method fromAppendix D). The percentage of time is determined where:10TnTnij in11. Tx10pLet Txbe the daily maximum temperature on day i in period j and let Tx 10 be theijincalendar day 10th percentile centred on a 5-day window (calculated using method fromAppendix D). The percentage of time is determined where:TxTx 10ij inin12. Tn90pijLet Tnbe the daily minimum temperature on day i in period j and let Tn90 be th