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(fēng)速資料，分別取其平均值形成資料序列，使用線性回歸法，進(jìn)行了區(qū)域一致性和均一性分析。結(jié)果表明： 4個要素中，受城市化影響，除年降水量外，通城站現(xiàn)址其它3個要素與參考站差異較大，現(xiàn)址觀測資料區(qū)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(huán)境變化影響到了觀測資料“三性”，可以考慮遷站。

關(guān)鍵詞：站址 區(qū)域一致性 均一性

中圖分類號：P468文獻(xiàn)標(biāo)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(dān)觀測任務(wù)已有49年。隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，現(xiàn)址從原來的城郊變成了城區(qū)，探測環(huán)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(huán)境城市化造成氣象要素發(fā)生跳躍性變化的影響[2]，劉勇等研究了安徽省氣象觀測環(huán)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(huán)境變化對氣象記錄準(zhǔn)確性的影響[4]。但是，就通城站氣象資料受探測環(huán)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(fēng)速氣象要素進(jìn)行區(qū)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(xué)評估，為遷站提供理論依據(jù)。

2 資料及分析方法

選取通城站周邊100km范圍內(nèi)未遷過站，現(xiàn)址工作時間年限長，氣象探測環(huán)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(fēng)（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(qū)域一致性；計(jì)算參考站平均氣溫、降水量、相對濕度、風(fēng)（2min平均）與通城站的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行均一性分析。

3 觀測資料序列區(qū)域一致性和均一性分析

3.1 觀測資料序列區(qū)域一致性分析

3.1.1 差值比較

計(jì)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(fēng)速（2min平均）與參考站序列的差值，并分段計(jì)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(jié)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(nèi)（除1983年差值達(dá)到0.7℃），一次遷站并未對整個序列產(chǎn)生較大影響，與參考站數(shù)據(jù)變化的一致性較好。通城站現(xiàn)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(rèn)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(fā)現(xiàn)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(rèn)為通城站與參考站的年相對濕度變化基本一致。

（4）風(fēng)速

由（圖5）可以看出，通城站與參考站的年平均風(fēng)速差值存在明顯的正負(fù)反相，1992年之前差值為正，表明通城站風(fēng)速大于參考站，1993年以后差值為負(fù)，通城站風(fēng)速小于參考站；圖6的年代際變化也表明在1993年后風(fēng)速隨時間變化而減少。這與城市的發(fā)展和周邊探測環(huán)境改變有關(guān)，結(jié)論可以認(rèn)為通城站現(xiàn)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(fēng)速（2分鐘）序列分別求取線性趨勢，分析結(jié)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(fā)生偏移，區(qū)域一致性發(fā)生了變化。

通城站和參考站年降水序列線性趨勢平穩(wěn)，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(xiàn)更加明顯，這表明通城站現(xiàn)址1977年開始與參考站區(qū)域一致性差。（具體圖略）

（4）風(fēng)速

通城站與參考站風(fēng)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(qū)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(shí)的歷史沿革記錄，挑出了遷站、儀器變更、觀測時間或統(tǒng)計(jì)方法變更、臺站環(huán)境變化等有記錄的時間點(diǎn)（見表1）進(jìn)行針對性的t檢驗(yàn)，其中，氣溫和濕度資料采用差值序列進(jìn)行t檢驗(yàn)，降水和風(fēng)資料采用比值序列進(jìn)行檢驗(yàn)。

以（表1）所列可能引起序列非均一的時間點(diǎn)為假設(shè)的斷點(diǎn)，應(yīng)用t檢驗(yàn)方法（顯著性水平0.05）進(jìn)行該時間點(diǎn)前后時段的顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1999年平均氣溫、相對濕度、風(fēng)速檢驗(yàn)結(jié)果顯著，原因是受探測環(huán)境變化影響出現(xiàn)1～2不連續(xù)點(diǎn)；年降水量檢驗(yàn)結(jié)果不顯著，不存在不連續(xù)。

以斷點(diǎn)個數(shù)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(xù)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)《站址分析技術(shù)要求》規(guī)定，對不連續(xù)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)通城站觀測資料序列均一性較好（具體結(jié)果見表2）。

4 結(jié)語

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

（2）通城站年降水資料序列連續(xù)，未出現(xiàn)斷點(diǎn)；受探測環(huán)境變化影響，1999年平均氣溫和相對濕度出現(xiàn)一個斷點(diǎn)，平均風(fēng)速出現(xiàn)兩個斷點(diǎn)，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(huán)境的改變，通城站現(xiàn)址觀測資料序列的區(qū)域一致性較差，觀測資料的代表性、準(zhǔn)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(xù)性[5]，但遷移后的臺站探測環(huán)境好，可以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為更好地做好氣象服務(wù)工作奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國氣象局[編].地面氣象觀測規(guī)范[M].氣象出版社，2003.

[2] 蔣國興，劉碧琴.氣象觀測環(huán)境城市化對氣候資料準(zhǔn)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(huán)境的變化對氣溫序列的影響分析[J].氣象科學(xué)，2006，26（4）：436-441

[4] 盧綺玲.氣象觀測環(huán)境變化對氣象記錄準(zhǔn)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(chuàng)新導(dǎo)報，2011，7：224.