五峰國家基本氣象站站址遷移氣象要素分析

張子明 張盛超 王 彎 彭士明 楊如勇

（1.湖北省五峰縣氣象局，湖北 五峰 443400；2.湖北省當陽市氣象局，湖北 當陽 444100；3.湖北省枝江市氣象局，湖北 枝江 443200）

1.引言

隨著五峰區域經濟、社會的快速發展，使得城鎮區域面積不斷擴大、工礦企業增加、人口增多等，造成縣城路面硬化面積逐步增大，各工礦企業對能源的需求增多，造成大氣中污染物增多，煤燃燒、汽車尾氣、工業廢氣等排放的粉塵及溫室氣體對大氣下墊面造成重要影響。經濟社會的發展造成氣象探測環境受到破壞，現址從城郊變成城區，探測環境不能滿足當前探測需求，氣象資料“三性”受到影響。本文通過對五峰國家基本氣象站的平均氣溫、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，氣象資料受探測環境變化影響特征分析，為遷址提供科學依據。

2.資料及分析方法

選取五峰站周邊200km 范圍內未遷址，氣象探測環境屬于二類的石門、巴東、鶴峰站作為參考站，考慮資料的完整性和一致性，選取其三站1966-2015 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）與五峰站的相關系數進行均一性分析。

3.五峰站觀測資料序列區域一致性和均一性分析

3.1 五峰站觀測資料序列區域一致性分析

3.1.1 差值比較

計算五峰站年平均氣溫、年降水量、年平均相對濕度和年平均風速（2 分鐘）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=五峰站的值-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，五峰站與參考站的年平均氣溫差值呈負距平波動，變化范圍在-3.6 至-1.9℃之間。1994 年遷站之后的差值明顯低于遷站前，從2000 年以后開始差值又呈下降，之后呈波動上升狀態。由此表明五峰站與參考站的年平均氣溫序列自90 年代初開始變化不一致，而五峰站探測環境的變化也主要從90 年代初開始，因此導致五峰站與參考站氣溫一致性較差的原因主要是遷站引起的。

（2）降水

由圖2 可以看出，五峰站與參考站的年降水量差值序列也呈現波動變化，其變化趨勢與氣溫的變化趨勢一致，五峰站氣溫較參考站氣溫偏低，其降水量大部分年份偏多。

（3）相對濕度

由圖3 可以看出，五峰站與參考站的年平均相對濕度差值在1994 年遷站前基本呈正距平波動，且波動不大。從2000年以后波動幅度較大，2006-2010年呈負距平波動，尤以2005 年～2006 年經歷了先急劇減小后急劇上升的現象，初步分析很可能受現址城市化的影響所致，而且隨著城市的規模不斷擴大減小幅度加大。

圖3 五峰站與參考站年平均相對濕度差值變化圖

（4）風速

五峰站年平均風速基本小于參考站的年平均風速，1994 年遷站前五峰站年平均風速較參考站的年平均風速差值在-0.7到0.1之間，上世紀80年開始呈波動下降狀態，這可能與城市建設的發展導致周邊探測環境改變有關。

3.1.2 趨勢比較

對五峰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

五峰站與參考站氣溫隨時間變化均為上升趨勢，增溫速率均約為0.573℃/10a、0.128℃/10a，1994 年之前五峰站與參考站趨勢線和逐年變化曲線均基本重合，五峰站氣溫區域一致性好；1994 年后五峰站氣溫上升趨勢明顯大于參考站，區域一致性開始變差。

（2）降水

五峰站年降水序列線性趨勢平穩，呈增加趨勢，增加速率為7.56mm/10a，參考站降水也呈增加趨勢，增加速率為3.78mm/10a，但二者增加速率不一致。由于降水具有局地性特點，二者的非一致性有其合理性，可以認為基本一致。

（3）相對濕度

五峰站與參考站相對濕度隨時間變化均為增加趨勢，增加速率分別為0.38/10a、0.263/10a，隨時間推移線性趨勢差異基本相近，表明五峰站現址與參考站區域一致性較好。

（4）風速

五峰站風速序列呈線性減少趨勢，為0.077/10a(m/s)，參考站風速隨時間變化也呈減小趨勢，減小速率為0.102/10a(m/s)，二者的變化趨勢一致，隨著時間的推移二者之間的差異呈變小趨勢，表明五峰站與參考站區域一致性變差。

4.結語

4.1 根據差值比較和趨勢比較兩種方法的分析結果均表明，氣溫在1994 年前區域一致性好，受遷站引起的探測環境城的影響，區域一致性開始變差；風速區域一致性變差；相對濕度和降水一致性均較好。

4.2 均一性總體狀況按平均氣溫、降水量、平均相對濕度、平均風速（2 分鐘）4 個要素的分類情況進行綜合分析，若其中兩個要素達到3 類或4 類標準，則認為該臺站序列均一性較差；反之，均一性較好。

綜上所述，五峰站現址觀測資料完整性較好，1994年后臺站探測環境受到變化影響，現址觀測資料區域一致性較差，其觀測資料的代表性、準確性、比較性受到較大影響，可以考慮遷站。新址探測環境受城市化影響較少，其觀測資料的區域一致性將增強，并可對觀測資料進行進一步訂正，從而滿足氣象業務服務需求，為當地精細化氣象服務需求提供科學依據。