通城氣象站站址變動氣象要素分析

摘 要：利用通城站觀測資料，取臨湘、嘉魚、崇陽站三站51a來（1960-2010年）的年平均氣溫、降水量、相對濕度、風速資料，分別取其平均值形成資料序列，使用線性回歸法，進行了區域一致性和均一性分析。結果表明： 4個要素中，受城市化影響，除年降水量外，通城站現址其它3個要素與參考站差異較大，現址觀測資料區域一致性較差；觀測資料序列的均一性較好；城市化和探測環境變化影響到了觀測資料“三性”，可以考慮遷站。

關鍵詞：站址 區域一致性 均一性

中圖分類號：P468文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0010-03

1 引言

通城國家一般氣象站（以下簡稱通城站）始建于1959年1月1日，1965年遷至于通城縣雋水銀城西路103號，占地面積6094.5m2，自遷站之日起，承擔觀測任務已有49年。隨著城市化進程的快速推進，現址從原來的城郊變成了城區，探測環境開始變化，氣象資料“三性”受到影響[1]，如：蔣國興等研究了賀州市氣象觀測環境城市化造成氣象要素發生跳躍性變化的影響[2]，劉勇等研究了安徽省氣象觀測環境的變化對溫度序列的影響[3]，盧綺玲研究了揭陽市探測環境變化對氣象記錄準確性的影響[4]。但是，就通城站氣象資料受探測環境變化影響特征分析還沒有，為此，本文通過對通城站的平均氣溫、相對濕度、降水量、風速氣象要素進行區域性和均一性分析，揭示與周邊氣象站的氣象要素變化特征，科學評估，為遷站提供理論依據。

2 資料及分析方法

選取通城站周邊100km范圍內未遷過站，現址工作時間年限長，氣象探測環境屬于一類的臨湘、屬二類的嘉魚和崇陽站作為參考站，考慮資料的完整性和一致性，選取其三站1960～2010年的逐年平均氣溫、降水量、相對濕度、風（2min平均）的觀測資料取平均值形成資料序列，采取差值比較、趨勢比較法分析該站資料與參考站資料的區域一致性；計算參考站平均氣溫、降水量、相對濕度、風（2min平均）與通城站的相關系數進行均一性分析。

3 觀測資料序列區域一致性和均一性分析

3.1 觀測資料序列區域一致性分析

3.1.1 差值比較

計算通城站年平均氣溫、年降水量、年平均相對濕度和年平均風速（2min平均）與參考站序列的差值，并分段計算每5年的平均差值和每10年的平均差值（差值=通城站的值-參考站序列的值），比較分析結果如下。

（1）氣溫

由（圖1）可以看出，通城站與參考站的年平均氣溫差值自1960年以來至2010年呈波動變化，變化范圍在±0.5℃以內（除1983年差值達到0.7℃），一次遷站并未對整個序列產生較大影響，與參考站數據變化的一致性較好。通城站現址從1965年1月1日開始觀測，通過分析5年的平均差值和每10年的平均差值，得出5年平均差值和10年平均差值變化趨勢比較一致，遷站和城市化沒有帶來明顯異常變化。（5年的平均差值和每10年的平均差圖略）

（2）降水

由（圖2）可以看出，通城站與參考站的年降水量差值序列無明顯異常，遷站和城市化所帶來的影響均不明顯，可以認為通城站與參考站的年降水變化基本一致。分析降水每5年的平均差值和每10年的平均差值發現變化趨勢也是基本一致。（5年的平均差值和每10年的平均差圖略）

（3）相對濕度

由（圖3）可以看出，通城站與參考站的年相對濕度差值序列無明顯異常，遷站和城市化所帶來的影響均不明顯，可以認為通城站與參考站的年相對濕度變化基本一致。

（4）風速

由（圖5）可以看出，通城站與參考站的年平均風速差值存在明顯的正負反相，1992年之前差值為正，表明通城站風速大于參考站，1993年以后差值為負，通城站風速小于參考站；圖6的年代際變化也表明在1993年后風速隨時間變化而減少。這與城市的發展和周邊探測環境改變有關，結論可以認為通城站現址受城市化影響較大，與參考站的一致性較差。

3.1.2 趨勢比較

對通城站和參考站年平均氣溫、年降水量、年平均相對濕度和年平均風速（2分鐘）序列分別求取線性趨勢，分析結果如下。

（1）氣溫

由（圖7）可知，通城站與參考站氣溫隨時間變化均為比較一致的上升趨勢，增溫速率分別為0.2℃/10a、0.2℃/10a。1986年后，隨著時間的推移，通城站氣溫隨時間變化的上升趨勢落后于參考站，與參考站的線性趨勢的一致性發生偏移，區域一致性發生了變化。

通城站和參考站年降水序列線性趨勢平穩，略有增多趨勢，氣候傾向率分別為23.1mm/10a、29.8mm/10a，二者相差不大。（具體圖略）

（2）相對濕度

通城站與參考站相對濕度隨時間變化均為減小趨勢，減小速率分別為0.6/10a（%）、0.9/10a（%），通城站相對濕度減小速率小于參考站，隨著時間的變化，與參考站線性趨勢偏離的程度越來越大，1977年后表現更加明顯，這表明通城站現址1977年開始與參考站區域一致性差。（具體圖略）

（4）風速

通城站與參考站風速隨時間變化均為減小趨勢，減小速率分別為0.2/10a（m/s）、0.1/10a（m/s），表明通城站受城市化影響更加明顯，與參考站區域一致性較差。（具體圖略）

3.2 通城站觀測資料序列均一性分析

基于通城站詳實的歷史沿革記錄，挑出了遷站、儀器變更、觀測時間或統計方法變更、臺站環境變化等有記錄的時間點（見表1）進行針對性的t檢驗，其中，氣溫和濕度資料采用差值序列進行t檢驗，降水和風資料采用比值序列進行檢驗。

以（表1）所列可能引起序列非均一的時間點為假設的斷點，應用t檢驗方法（顯著性水平0.05）進行該時間點前后時段的顯著性檢驗，結果發現1999年平均氣溫、相對濕度、風速檢驗結果顯著，原因是受探測環境變化影響出現1～2不連續點；年降水量檢驗結果不顯著，不存在不連續。

以斷點個數的多少反映該站歷史均一性的總體狀況。對通城站最終保留的不連續點進行統計，根據《站址分析技術要求》規定，對不連續點數量進行分類，發現通城站觀測資料序列均一性較好（具體結果見表2）。

4 結語

（1）4個要素中，除年降水量外，通城站現址其它3個要素與參考站差異較大，現址觀測資料區域一致性較差。

（2）通城站年降水資料序列連續，未出現斷點；受探測環境變化影響，1999年平均氣溫和相對濕度出現一個斷點，平均風速出現兩個斷點，通城站觀測資料序列的均一性較好。

綜上述，受城市化和探測環境的改變，通城站現址觀測資料序列的區域一致性較差，觀測資料的代表性、準確性、比較性受到影響，可以考慮遷站，雖然遷站會影響地面觀測資料的連續性[5]，但遷移后的臺站探測環境好，可以確保數據的準確性，為更好地做好氣象服務工作奠定基礎。

參考文獻

[1] 中國氣象局[編].地面氣象觀測規范[M].氣象出版社，2003.

[2] 蔣國興，劉碧琴.氣象觀測環境城市化對氣候資料準確性影響情況分析[J].廣西氣象，2006，27（增刊）：71-77

[3] 劉勇，王東勇，田紅.氣象觀測環境的變化對氣溫序列的影響分析[J].氣象科學，2006，26（4）：436-441

[4] 盧綺玲.氣象觀測環境變化對氣象記錄準確性的影響情況分析[J].廣東氣象， 2003，24（2）：37-39.

[5] 徐淑蘭，解素鶴.昌邑市氣象臺站遷址分析[J].科技創新導報，2011，7：224.