《Hydrological Sciences Journal》：A step towards the systematic reconstruction of the Italian pluviometric and thermometric heritage: the ANNHYDRO project
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历史水文气象记录的重建对于评估长期气候变率（climate variability）和支撑适应政策至关重要。本文介绍了一项近期开展的综合性工作，旨在抢救1920—1990年代印制的水文年鉴（hydrological yearbooks）中所蕴含的意大利气候遗产
历史水文气象记录的重建对于评估长期气候变率（climate variability）和支撑适应政策至关重要。本文介绍了一项近期开展的综合性工作，旨在抢救1920—1990年代印制的水文年鉴（hydrological yearbooks）中所蕴含的意大利气候遗产。本研究在ANNHYDRO项目框架下开展，描述了为恢复日降水数据与最高—最低温度数据所采取的各项活动。研究共清点降水数据条目超过1 300 000条、温度数据条目110 000条，将其汇编为台站专属序列并完成地理配准（georeferencing），从而构建了一个综合性数据库。文中概述了水文年鉴的历史演变，揭示了历史监测与报送实践如何塑造了观测数据的时空可获得性，并构成了意大利水文遗产的组成部分。研究讨论了来源可追溯性（source traceability）与元数据一致性（metadata consistency）的关键作用——通过原始出版物与其数字副本之间的一对一链接加以保障——并探讨了该数据库的潜在应用。
研究背景方面，自古代起人类即已认识到大气系统对地球生命的关键意义，大量历史痕迹保存至今，为认识过去气候与极端事件提供了宝贵信息。在各类气候变量中，地表降雨与气温监测传统最为悠久，是深化气候系统长期认识、开展先进统计分析及支撑水文设计的基础。自首批雨量计安装以来，监测逐步转向定量化，积累了长序列可靠观测。遥感等技术进步改善了气候研究的时空分辨能力，弥补了点测量的固有局限，并推动了网格化数据集（gridded datasets）的快速发展；但网格产品常受不确定性影响，其基于地面观测的精度在很大程度上取决于台站数量，因此构建高质量区域实测数据集十分重要。然而迄今为止，多数数据仍未得到开发与数字化，尤其是1960年以前的数据，数据抢救（data rescue）在防止信息损毁并提供数字格式方面具有关键作用。全球已启动多个相关项目，如Rainfall Rescue与MEDARE；欧洲则有奥地利HISTALP、瑞士MeteoSwiss历史数字化计划、英国Met Office的MIDAS/ACRE与Rainfall Rescue项目以及西班牙AEMET气候档案恢复计划。但多数气候数据抢救工作局限于月尺度和年尺度，日分辨率数据的获取受可获取性与实际检索困难制约。意大利气象数据采集历史悠久，可追溯至17世纪；1860年代国家统一后着手建立覆盖全国、标准化的观测网络并印制出版物流布。1917年依据第1055号摄政法令设立国家水文服务局（Servizio Idrografico Italiano，SII），负责全国范围水文气候数据的监测与出版，数据以纸质形式刊载于水文年鉴（Annali Idrologici）等出版物中，直至20世纪末责任由国家级协调转交区域机构。面对这一丰厚的数据遗产，意大利日尺度降雨与温度数据的完整清点、数字化转录与免费开放仍是一项挑战；全国范围内仅部分大区实现了即用格式的在线发布，且缺乏对水文年鉴所载全部数据的系统性梳理、验证及时间与空间连续性分析。已有SIREN项目（日流量数据）、ReData项目（1879—1940年皇家中央气象局数据）和Cli-DaRe@School项目（1950年前月降水与1921—1950年月温度）等定向工作，但尚无覆盖全国的日尺度综合数字化采集。在此背景下，ANNHYDRO项目应运而生，由意大利环境保护与研究高等研究院（Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale，ISPRA）牵头，巴里理工大学、巴西利卡塔大学、布雷西亚大学和卡拉布里亚大学参与，获意大利国家复苏与韧性计划资助，旨在构建SII日降雨与温度数据的全国开放获取数据集，方法学面向1917年至1990年代末水文年鉴与水文简报中全部信息的系统采集，初步实施于2024—2025年。本文重点描述1951年至1990年代末（二战后年鉴形成稳定结构时期）日降雨与最高最低温度数据的回收活动，除呈现数据集外，还回应数据抢救界广泛关注的方法学挑战，主要贡献有三：评估国家级历史监测网络的一致性与演变动态，揭示过去管理政策对当前气候数据可获得性的影响；建立唯一且稳定的元数据清单，应对台站迁移与命名变化等关键问题；建立纸质与数字来源之间质量控制和交叉验证的结构化方法。研究人员开展的工作包括：编目逐年水文年鉴中全部日序列的元数据清单；将单年序列聚合为台站多年序列并建立稳定元数据清单；从SQL数据库中提取全部序列并补齐缺失，与元数据清单匹配，构建ANNHYDRO数据库初步版本dbv0；从MS Excel文件提取序列构建孪生数据库dbv1并进行月尺度质量核验；比对dbv0与dbv1并最终定稿数据库。研究得出，数据库共收录约1 300 000条雨量记录与110 000条温度记录，揭示了雨量站网与温度站网数量演变趋势相反（前者减少、后者增加），并识别出元数据不确定性主要集中于站名、高程与雨量计类型等字段。该研究的重要意义在于：这是首个基于水文年鉴日值数据系统性分析形成的意大利国家级产品，实现了前SII/SIMN降水与温度遗产的全国尺度条理化，彰显了原始来源中仍蕴含的巨大信息价值，为气候模型评估、网格产品偏差评估、统计降尺度与序列均一化、极端事件分析及历史洪水追溯等提供了基础数据支撑，并表明历史气候数据的条理化与价值化无法依靠孤立行动，而需协调一致、方法统一的国家级努力。
在技术方法上，研究主要采用：逐年编制台站元数据清单，记录原始日序列在水文年鉴中的精确位置，并以分区、流域、年份与序号合并而成的字母数字串实现与两类数据库的唯一链接；通过比对站名、高程、观测起始年份及雨量计口高度识别别名，完成台站序列聚合；地理配准以《Pubblicazione 27》官方坐标为首要来源，缺失时依次采用区域/省级环保机构官方元数据、陆军地理研究所地名坐标数据集及GIS估算；以SQL关系数据库与MS Excel人工数字化文件构成两套独立来源（dbv0与dbv1），对dbv1按月累计降水与月平均温度进行质量核验并人工回溯原始年鉴纠错；最后交叉比对两库并对照原始年鉴修正不一致。样本队列来源为1917—1990年代末SII/SIMN印制的水文简报与水文年鉴，重点为1951年至1990年代末数据。
研究结果方面，第一，"清单与元数据分析"：通过元数据清单最终普查得到约1 300 000条雨量站记录与110 000条温度站记录，图8给出1951年至2000年代初各分区（西北、东北、中部、南部、岛屿）拥有日序列的台站年分布，指出标准化日值格式自1951年起为除Venezia（1955年起）及Trento、Bolzano（1975年自Venezia分出后）外各分区采用；雨量站网明显比温度站网稠密，两网趋势相反；绝对台站数既反映分区面积，也反映流域地貌与气候特征。第二，"一致性检验与最终数据库生成"：dbv1经质量评估以剔除数字化引入的错误，降水采用日值求和月累计与年鉴印刷月值比对、温度采用月平均最高最低值与印刷值比对，并发现年鉴本身亦存在日值和与月总值不符、月份天数异常、疑似离群值及同日数据误配他站等问题，研究采取仅保留符合月内应有天数日值的保守策略，异常值以特定质量代码标记。第三，"潜在应用"：全国尺度日值数据库可用于气候模型评估、E-OBS、ERA5-Land、WorldClim等网格产品偏差评估、统计降尺度与均一化，极端事件分析尤受益于空间完整性；图10给出Parma与Roma分区日降水年最大值的月分布，图11以100、150、200 mm阈值展示Bari与Pescara分区极端日降水空间分布，图12列出与灾难性洪水（如1966年佛罗伦萨洪水）相关的显著极端降水事件及其前三高记录值。第四，"启示与经验"：项目附加值在于保存来源及其信息内容的完整设计，不止于数字化，还对单一序列进行系统批判性整理以输出均一产品；主要经验包括已出版数据仅是"冰山一角"、档案蕴含更多测量与网络管理信息，需重视材料劣化与保存条件并开展协同保存；数据抢救不宜预设时间边界，时间和经费约束会影响最终结果，需整合零散努力以构建真正集体一致的国家框架，并向次小时降水极值和历史水文数据扩展；集中式与分布式/federal水文气象服务的比较表明，SII/SIMN分散结构加中央办公室保证了数据的定期规范出版，而当前碎片化结构虽利于局地监测，却造成全国尺度数据获取、存储与传播的不均一，凸显国家级整合结构对于系统收集与共享气候数据的必要性。
讨论与结论部分，论文强调数据抢救对历史水文知识价值化的根本重要性，所建方法框架、主要阶段及数据库应用意义表明，这是首个源自水文年鉴日降雨与温度数据系统性分析的意大利国家级产品；项目主要成果包括前SII/SIMN降水与温度遗产的全国尺度条理化，以及对原始来源中仍蕴含的巨大信息价值的确认，这些成果表明需进一步深入探究以充分开发该遗产，并承认其作为国家科学资产的意义。尽管成绩显著，ANNHYDRO项目成果应视为未来发展的基础而非终点；项目过程中浮现的开放问题凸显了当前气候与水文监测需共同战略与数据管理以保存监测网络管理历史的必要性，研究人员主张对数据档案采取更为审慎的分析与使用，反对片面追求大数据集而忽视采集方法不均一可能引入错误的倾向。基于ANNHYDRO积累的背景，项目为全国重新关注气候数据采集与分析提供了具体基础，不仅面向极端事件研究，也涵盖更广泛的水文问题；与过去及在进行活动的成果比较、在线不同数据集的协调统一、国家委员会的设立以及纸质图表的数字化，是未来研究与协调行动的重要方向。研究结论可译为：本文凸显了数据抢救对历史水文知识价值化的根本重要性；方法框架连同主要阶段与所获数据库的意义，呈现了可视为首个源自对水文年鉴所载日降雨与温度数据系统性分析的意大利国家级产品；项目主要成果中，前SII/SIMN降水与温度遗产的全国尺度条理化尤为突出，同时确认了原始来源中仍蕴含的巨大信息价值，这些成果表明需开展进一步更细致的研究以充分开发该遗产，并承认其作为国家科学资产的意义；尽管取得上述重要目标，ANNHYDRO项目成果应被视为未来进一步发展的基础而非终点；项目期间出现的开放问题凸显了当前气候与水文监测需共同战略与数据管理以保存监测网络管理历史的必要性，据此研究人员主张对数据档案采取更审慎的分析与使用，以对抗片面获取和分析更大数据集而忽视不均一采集方法所可能产生错误的倾向；基于ANNHYDRO形成的背景，项目为全国重新关注气候数据采集与分析提供了具体基础，不仅面向极端事件研究，也涵盖更广泛的水文问题；与过去及正在进行活动的成果比较、在线可用不同数据集的协调、国家委员会的设立以及纸质图表的数字化，是未来研究与协调行动的重要途径；本研究结果表明，历史气候数据的条理化与价值化无法通过孤立举措有效实现，而需协调一致且方法统一的多方努力，利益相关方之间的协同行动是界定意大利气候数据遗产条理化与公开传播系统方法的必要步骤，将为未来水文与气候研究提供坚实基础。
