衡南縣氣象站新址極端氣溫研究

羅立新 劉運輝 成少麗

摘 要：本文利用衡陽地區8個氣象觀測站（南岳站屬于高山站，故不在統計范圍之內）提供的2003—2017年極端最高氣溫、極端最低氣溫、降水、日照等資料，采用統計分析的方法對衡陽地區8個觀測站極端最高氣溫和極端最低氣溫進行了研究分析，得出衡南站的低溫極值天數明顯多于其他站點，而高溫極值天數相對來說，并不是很明顯。由此通過相關分析法和線性回歸分析法分析年降水量以及年日照總時長與年氣溫極值天數之間的相關性，找出影響極值的相關因子。

關鍵詞：極端最高氣溫;極端最低氣溫;相關分析線性;回歸分析;相關因子

中圖分類號：S16 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830060

引言

氣溫要素表征氣候的熱量指標，也是氣候變化研究的最基本要素。衡南縣氣象局原址位于衡南縣三塘鎮將軍嶺。受城鎮化建設的影響，原址探測環境已不能滿足觀測要求。于2009年搬遷到衡南縣云集鎮大皂山山頂，由原來的海拔高度70.4m到現在的137.0m，通過已觀測到的數據發現，新址的極端氣溫與周邊臺站乃至湖南省其它測點差異十分明顯。經常成為湖南省的氣溫高值中心或低值中心，其數據受到業務人員的關注。由此將通過綜合分析衡陽地區8個觀測站的數據和觀測站周圍環境的特點，找出可能造成本站氣溫差異的規律、原因，為今后分析氣象要素隨環境變化的規律提供科學依據和數據支撐，也為地方經濟發展、科學決策提供有力的依據，更好地服務于公眾。

1 資料與方法

本文選取衡陽地區衡陽市觀測站、衡山縣、衡東縣、衡陽縣、衡南縣、祁東縣、常寧市、耒陽市共8個縣（市）氣象站提供的2003—2017年日極端最高、最低氣溫、降水量、日照等資料，以衡南站為基準站點，采用相關分析法和線性回歸分析法對8個氣象站極端氣溫與降水量和日照進行相關性分析，初步得出衡南站極端氣溫出現異常的相關因子。

相關分析法是研究2個或2個以上處于同等地位的隨機變量間的相關關系的統計分析方法[1]。

相關分析主要通過散點圖和計算2個變量之間的相關系數來分析2個變量之間的關聯程度。

在直角坐標系上，用自變量和因變量作為坐標橫軸和縱軸，把相應的值在坐標系上通過點的方式描述，這就是“散點圖”。

根據散點圖，當自變量取某一值時，因變量對應為一概率分布，如果對于所有的自變量取值的概率分布都相同，則說明因變量和自變量是沒有相關關系的。反之，如果，自變量的取值不同，因變量的分布也不同，則說明兩者是存在相關關系的。

另外計算2個變量之間的相關系數，可以確定兩個變量之間的相關程度。相關系數的值的范圍在-1和1之間，如果相關系數值在0～1之間表示正相關，否則表示負相關。在散點圖上，正相關則散點圖是斜向上的，表示隨著1個變量增加，另一個變量也會增加;而負相關則散點圖是斜向下的，表示隨著1個變量增加而另一個變量將減少。當相關系數越接近1，2個變量的相關程度越強，否則2變量的關聯程度越弱。

2 統計分析

通過統計2003—2017年8個氣象觀測站高溫低溫統計對比，結果如圖1和圖2所示。

由此可以看出，從2011年以后，每年衡南站的低溫極值天數明顯多于其他站點，而高溫極值天數相對來說，并不是很明顯。

根據統計分析結果，本文主要分析2010年以后，主要分析衡南站低溫極值天數明顯異常的原因。

出現氣溫差異相關因素有很多，一方面是環境影響，原衡南站地址位于衡南縣三塘鎮將軍嶺，新地址位于衡南縣云集鎮大皂山山頂，海拔高度由70.4m提高到137.0m，幾乎增加了1倍。而且由于衡南縣云集鎮為新建城市，人類活動影響也較小。

由于環境影響缺乏比較準確的數據支持，不太好通過科學手段研判。而其他主要氣象要素比如降水、日照等，氣象部門保留了比較長期的數據記錄，本文中作者試圖要通過相關分析法，分析降水和日照對衡南縣觀測站搬遷前后的氣溫極值變化情況進行研究。

3 衡南縣氣溫極值異常影響要素分析

本文采取相關分析以及線性回歸分析法，分析年降水量以及年日照總時長與年氣溫極值天數之間的相關性。

根據對2003—2017年的氣溫數據統計，衡南縣氣象站的氣溫極值異常主要體現為2011年及以后衡南縣氣溫特別是低溫，1a之中在衡陽地區的9個站中最低天數遙遙領先，而2010年及以前則處于中間位置。

考慮到這個現象主要是衡南縣站跟本地區其他幾個站的氣溫比較，所以本文分析了衡陽地區每個站特別是衡南縣站年降水量和年日照總時長的距平分析。圖3和圖4是年降水量以及年日照總時長的距平分析曲線圖，通過直觀與圖1的年低溫極值天數對比，年日照總時長距平分析在2011年后有比較相同的趨勢。

通過分析2011年以后的年降水量距平和年日照總時長距平與年低溫極值天數散點圖以及相關系數結果圖5、圖6、以及表1的結果。

根據分析結果年降水量距平與年低溫極值天數的相關系數為0.3104312;而年日照總時長距平與年低溫極值天數的相關系數為0.6683643。由此，年日照總時長對與溫極值出現天數相關性更好。

4 總結與展望

本文對衡南縣站出現氣溫極值異常從2個方面進行分析：

從環境影響做了定性分析，衡南縣根據基本觀測站搬遷前后環境變化比較大，搬遷后環境較以前老站人類活動干擾較小，也是出現低溫極值天數較多的一個原因;試圖通過相關系、線性回歸分析等方法分析了衡南縣站搬遷后年降水量以及年日照總時長2個要素與年低溫極值天數相關性，從分析結果來看年日照總時長相關性較好。

本站有關氣溫極值搬遷前后出現異常情況，影響因素較多，其中環境因素方面由于缺乏詳細的數據支持，本文只是做了一般性定性分析;如果有更加詳細的數據應該能得到更為準確的分析結果。

參考文獻

[1] 陸雄文.管理學大辭典[M].上海：上海辭書出版社，2013：56-58.

作者簡介：羅立新（1975- ），女，本科，應用氣象工程師。研究方向：氣象防災減災。