站址變動分析報告技術(shù)要求

1、1 站址變動分析報告技術(shù)要求（試行稿）在地面氣象觀測臺站站址變動工作中，充分考慮觀測場現(xiàn)址歷史資料序列狀況以及站址變動的可能影響，對于優(yōu)化地面氣象觀測系統(tǒng)、提高站址遷移和選址的科學(xué)性都具有十分重要的意義。為加強(qiáng)對國家級地面氣象觀測臺站站址變動的科學(xué)管理，國家基準(zhǔn)氣候站、國家基本氣象站和國家一般氣象站申請站址遷移時，需在地面氣象觀測站站址變動申請表和地面氣象觀測站站址勘察報告書等申請材料的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充提供站址變動分析報告（以下簡稱“分析報告”） 。分析報告主要從站址變動、站網(wǎng)布局、氣象探測環(huán)境，以及對觀測資料影響的角度進(jìn)行分析。應(yīng)進(jìn)行站址變動情況說明，開展站網(wǎng)分布情況分析、擬遷臺站歷史觀測資料序

2、列的完整性、區(qū)域一致性和均一性分析，以及擬遷新址與現(xiàn)址觀測資料的對比評估分析工作，為站址遷移提供科學(xué)依據(jù)。技術(shù)要求如下：一、擬遷臺站歷次站址變動情況說明詳細(xì)描述站址變動情況。數(shù)據(jù)精度要求：建站、遷站時間精確到日（如：1953 年 7 月 1 日） ；歷次站址坐標(biāo)必須精確到分（如：經(jīng)度12019e ，緯度 4503n ） ；拔海高度精確到0.1 米（如： 632.2 米） ；2 如曾用站址無精確坐標(biāo)資料必須重新測量。1. 建站情況說明表 1 建站相關(guān)信息表建站時間經(jīng)度緯度拔海高度*年*月*日*e *n *.* 米2. 歷次遷站情況說明表 2 歷次遷站相關(guān)信息表遷站時間遷站原因經(jīng)度緯度拔海高度第一

3、次遷站*年*月*日*e *n *.* 米第二次遷站*年*月*日*e *n *.* 米第三次遷站*年*月*日*e *n *.* 米。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。3. 擬遷新址情況說明表 3 擬遷新址信息表經(jīng)度緯度拔海高度*e *n *.* 米4. 歷次遷站過程詳圖利用 google earth（http:/ ）提供最新的衛(wèi)星遙感影像圖，截取臺站周邊適當(dāng)范圍（能反映歷次遷站過程）的圖片，在該圖片中進(jìn)行如下操作：用紅點(diǎn)依次準(zhǔn)確地標(biāo)出站址的位臵，并在對應(yīng)的站址旁標(biāo)注該站址啟用（擬啟用）時間；用淺藍(lán)色帶箭頭實(shí)線依

4、次標(biāo)出已完成的遷站過程；用黃色帶箭頭虛線標(biāo)出擬遷站過程；標(biāo)出歷次遷站（擬遷站）距離。通過以上操作，可得到能直觀、準(zhǔn)確反映擬遷臺站遷站過程的詳圖（如圖1 所示）。3 圖 1 站址沿革圖二、擬遷臺站現(xiàn)址周邊站網(wǎng)分布情況及現(xiàn)址和擬遷新址周邊氣象探測環(huán)境分析評估1提供擬遷臺站現(xiàn)址周邊氣象臺站的分布圖和表，并進(jìn)行描述性分析。分布圖要求：提供以擬遷臺站現(xiàn)址為圓心，國家基準(zhǔn)氣候站或國家基本氣象站半徑200 千米范圍內(nèi)，國家一般氣象站半徑 100 千米范圍內(nèi)國家基準(zhǔn)氣候站、國家基本氣象站和國家一般氣象站的分布圖；對于站點(diǎn)稀疏地區(qū)（國家基準(zhǔn)氣候站或國家基本氣象站半徑200 千米范圍內(nèi)國家級氣象臺站數(shù)量少于30

5、個的，國家一般氣象站半徑100 千米范圍內(nèi)國家級氣象臺站數(shù)量少于8 個的） ，要適當(dāng)考慮區(qū)域氣象觀測站。分布圖比例尺為1:50萬。國家基準(zhǔn)氣候站用黑色圓形標(biāo)出，國家基本氣象站用藍(lán)色正方形標(biāo)出，國家一般氣象站4 用粉色三角形標(biāo)出；區(qū)域氣象觀測站用綠色菱形標(biāo)出；擬遷臺站的現(xiàn)址用黃色五角星標(biāo)出，新址用紅色五角星標(biāo)出。列表要求：國家基準(zhǔn)氣候站、國家基本氣象站、國家一般氣象站和區(qū)域氣象觀測站分開列表，提供省別、區(qū)站號、站名、站類、經(jīng)度、緯度、觀測場拔海高度、現(xiàn)址啟用時間（年月日）、最新的氣象觀測環(huán)境評分（不含區(qū)域站）、遷站次數(shù)、氣象探測環(huán)境分類保護(hù)類別（不含區(qū)域站）等信息。描述性分析：擬遷臺站周邊國家基

6、準(zhǔn)氣候站、國家基本氣象站、國家一般氣象站和區(qū)域氣象觀測站的分布情況。給出擬遷新址和現(xiàn)址與周邊站類相同的氣象站的最小間距比。2現(xiàn)址和擬遷新址周邊環(huán)境分析評估提供現(xiàn)址及擬遷新址（覆蓋范圍分別是2 km 2 km 、5 km5 km、10 km10 km、20 km20 km ）最新的高分辨率衛(wèi)星遙感影像圖及大比例尺的地形圖，圖片格式見圖2 和圖3。分析擬遷新址和現(xiàn)址下墊面和代表性等的差異。包括追溯現(xiàn)址建站初期與擬遷新址地形、地貌的差異；擬遷新址觀測場以及周邊環(huán)境下墊面的土壤、植被以及建筑物等與現(xiàn)址建站初期的一致性；擬遷新址與現(xiàn)址是否在同一氣候區(qū)內(nèi)；對擬遷新址氣象探測環(huán)境的評價，是否符合氣象探測環(huán)境

7、和設(shè)施保護(hù)辦法 （中國氣象局第7 號令）等相關(guān)技術(shù)要求。5 圖 2 衛(wèi)星遙感影像圖圖 3 高分辨率地形圖三、擬遷臺站觀測資料序列完整性、區(qū)域一致性和均一性分析對擬遷臺站觀測資料序列的完整性、區(qū)域一致性和均一6 性進(jìn)行分析， 主要針對以下要素的月值和年值：氣溫（平均、最高、最低）、降水量、平均相對濕度、平均風(fēng)速（2 分鐘） 。1擬遷臺站觀測資料序列完整性分析（1）對建站以來觀測資料各要素按照月值來統(tǒng)計缺測率及數(shù)據(jù)缺測年月分布狀況（表4，缺測率計算方法見附錄1） 。表 4 站名（區(qū)站號）觀測資料序列月值缺測情況統(tǒng)計表要素缺測率（ % ）缺測年月平均氣溫最高氣溫最低氣溫降水量平均相對濕度平均風(fēng)速（

8、2 分鐘）（2）擬遷臺站觀測資料完整性綜合分析根據(jù)觀測資料序列月值缺測情況統(tǒng)計表（表4）給出的缺測統(tǒng)計結(jié)果對氣溫（平均、最高、最低）、降水量、平均相對濕度和平均風(fēng)速（2 分鐘）等要素的完整性進(jìn)行分類評估，根據(jù)某要素缺測率大小共分為4 類（表 5） 。表 5 現(xiàn)址觀測資料完整性分類標(biāo)準(zhǔn)分類1 類2 類3 類4類總?cè)睖y率（ % ）0 0.5% 0.5%3% 3% 完整性評估序列完整完整性較好完整性一般完整性較差擬遷臺站觀測資料序列的完整性總體狀況則按氣溫（平均、最高、最低） 、降水量、平均相對濕度和平均風(fēng)速（2 分鐘）等要素的分類情況進(jìn)行綜合分析，若其中兩個要素達(dá)到7 3 類或 4 類標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為

9、該臺站觀測資料序列完整性較差；反之，完整性較好。2擬遷臺站觀測資料序列區(qū)域一致性分析（1）對建站以來觀測的平均氣溫、降水量、平均相對濕度和平均風(fēng)速（2 分鐘）等要素的年值序列采用差值比較和趨勢比較兩種方法結(jié)合參考站進(jìn)行擬遷臺站觀測資料序列區(qū)域一致性分析：差值比較： 計算擬遷臺站觀測資料序列與參考站序列的差值，并繪制逐年差值隨時間變化的曲線圖；分段計算擬遷臺站觀測資料序列和參考站資料序列每5 年和 10 年的平均差值，繪制分段平均差值隨時間變化的曲線圖；基于如上對比結(jié)果的直觀顯示來分析擬遷臺站觀測資料序列與參考站的差異。趨勢比較： 對擬遷臺站觀測資料序列和參考站序列分別求取線性趨勢，并繪制擬遷臺

10、站觀測資料序列與參考站序列趨勢變化曲線圖，分析擬遷臺站資料序列與參考站序列的趨勢變化差異。趨勢計算方法見附錄1。參考站選擇： 擬遷臺站觀測資料序列區(qū)域一致性分析需選取合適的參考臺站，首先在擬遷站址鄰近臺站中選擇與擬遷臺站序列平行年代長，環(huán)境變化少，拔海高度相差較小，長年代沒有遷址或其遷址時間與分析時段沒有重合的23個臺站，求取其平均值并截取與現(xiàn)址氣象臺站時段一致的資料序列作為參考站序列。為保證參考站序列受城市化效應(yīng)影響較小，應(yīng)盡量選取鄉(xiāng)村站或小城鎮(zhèn)站作為參考站；同時，8 參考站應(yīng)進(jìn)行完整性分析，盡可能選用序列完整性較好的資料序列（參見“擬遷臺站觀測資料完整性綜合分析”） 。（2）擬遷臺站觀測資

11、料區(qū)域一致性綜合分析根據(jù)對差值比較和趨勢比較兩種方法計算的平均氣溫、降水量、平均相對濕度和平均風(fēng)速（2 分鐘）等要素的計算分析結(jié)果，如果有3 種以上要素差異較小，則認(rèn)為該臺站觀測資料序列的區(qū)域一致性較好；反之，則較差。3擬遷臺站觀測資料序列均一性分析（1）對擬遷臺站建站以來觀測的平均氣溫、降水量、平均相對濕度和平均風(fēng)速（2 分鐘）等要素的年值序列進(jìn)行均一性分析：基于臺站詳實(shí)的歷史沿革記錄，對存在 遷站、儀器變更、觀測時間或統(tǒng)計方法變更、臺站環(huán)境變化等有記錄的時間點(diǎn)進(jìn)行針對性的統(tǒng)計檢驗(yàn)，判斷在該時間是否存在不連續(xù)點(diǎn)。以臺站已知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

12、0.05 ）進(jìn)行該時間點(diǎn)前后時段的顯著性檢驗(yàn)，如檢驗(yàn)結(jié)果顯著，則認(rèn)為該點(diǎn)是不連續(xù)點(diǎn)。對于不符合正態(tài)分布的要素，需首先進(jìn)行正態(tài)化處理。參考序列的選取與構(gòu)建：對每個待檢的序列，在待檢站周圍氣象臺站中選擇20 個鄰近站點(diǎn)，按距離由近及遠(yuǎn)排列，選取與測站環(huán)境相似、距離較近、高度相差較小、序列資料平行年代長且相關(guān)系數(shù)大的站點(diǎn)為參考站（原則上不少于3個） ，取其均值作為參考序列。氣溫和濕度資料，采用差值序列進(jìn)行檢驗(yàn)，降水和風(fēng)速資料，采用比值序列進(jìn)行檢驗(yàn)。9 （2）擬遷臺站觀測資料均一性綜合分析繪制擬遷臺站歷史觀測資料序列均一性檢驗(yàn)結(jié)果示意圖（圖 4）圖 4 某站（區(qū)站號）年平均氣溫檢驗(yàn)結(jié)果不連續(xù)點(diǎn)（ a類

13、） ：1970年，臺站遷移以斷點(diǎn)個數(shù)的多少反映該站歷史均一性的總體狀況。對每個臺站最終保留的不連續(xù)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)不連續(xù)點(diǎn)數(shù)量共分為 4 類（表 6） 。表 6 現(xiàn)址觀測資料均一性分類標(biāo)準(zhǔn)分類1 類2 類3 類4 類斷點(diǎn)數(shù)（個）0 12 34 5 均一性評估序列連續(xù)連續(xù)性較好連續(xù)性較差連續(xù)性差某臺站的均一性總體狀況按平均氣溫、降水量、平均相對濕度、平均風(fēng)速（2 分鐘） 4 個要素的分類情況進(jìn)行綜合分析，若其中兩個要素達(dá)到3 類或 4 類標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為該臺站序列均一性較差；反之，均一性較好。四、擬遷新址與現(xiàn)址觀測資料的對比評估對于在申請遷址時已經(jīng)完成1 年以上（含1 年）對比觀測的臺站，需在申請遷

14、址時完成對比評估，并隨本報告一同上報；對于申請遷址時未完成1 年以上（含1 年）對比觀測10 的臺站，應(yīng)當(dāng)在對比觀測滿一年后三個月內(nèi)完成對比評估，并報中國氣象局綜合觀測司。對比評估完成前，不得停止新舊站址的對比觀測。對擬遷新址與現(xiàn)址觀測資料的對比評估主要針對氣溫（平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫）、降水量、相對濕度、平均風(fēng)速（ 2 分鐘）的日值、月值和年值和定時觀測的2 分鐘風(fēng)向。1. 對比觀測（1）對比觀測時間至少為1 年；（2）觀測項目應(yīng)包括氣溫、降水量、濕度、風(fēng)向風(fēng)速等主要要素；（3）為取得完整的年氣候觀測資料，對比觀測正式開始時間為當(dāng)年的12 月 31 日北京時 20 時；（4）對比觀測期

15、間應(yīng)加強(qiáng)對探測環(huán)境的保護(hù)、儀器的日常維護(hù)，減少人為因素對觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響并能及時糾正。2. 新址與現(xiàn)址觀測資料對比評估（1）分別計算日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降水量、日平均相對濕度、日平均風(fēng)速的差值，并統(tǒng)計求取月和年差值平均值及差值標(biāo)準(zhǔn)差；（2）降水量進(jìn)行對比期累計相對差值的統(tǒng)計；（3）定時觀測的2 分鐘風(fēng)向進(jìn)行對比期相符率統(tǒng)計；（4）平均氣溫、平均相對濕度、平均風(fēng)速、降水量進(jìn)行月平均值和年平均值的顯著性檢驗(yàn)。11 以上評估內(nèi)容采用的統(tǒng)計檢驗(yàn)方法參見附錄。五、結(jié)論性意見1. 站址變動初步意見（1）氣象探測環(huán)境與站網(wǎng)布局方面主要從擬遷新址氣象探測環(huán)境是否符合要求，是否具有代表性，以及

16、在國家級氣象站網(wǎng)中布局是否合理的角度分析。（2）現(xiàn)址觀測資料分析方面綜合現(xiàn)址歷史資料完整性、區(qū)域一致性和均一性的分析結(jié)果，概括影響歷史資料完整性、區(qū)域一致性和均一性的原因。（3）綜合上述兩方面，分析站址變動是否會影響國家、區(qū)域以及本省氣候評估業(yè)務(wù)、氣候預(yù)測業(yè)務(wù)、天氣預(yù)報（包括數(shù)值天氣預(yù)報） 、災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)警和決策服務(wù)，給出補(bǔ)救措施或建議。2. 對比觀測評估意見（本部分結(jié)論對比評估結(jié)束后完成）現(xiàn)址與擬遷新址觀測數(shù)據(jù)差異的綜合評估，主要根據(jù)觀測資料差值、差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差、降水量累計相對差值、風(fēng)向相符率及臺站現(xiàn)址與擬遷新址觀測數(shù)據(jù)差異的顯著程度等進(jìn)行綜合分析。根據(jù)上述對比分析結(jié)果，給出新舊

17、站址觀測資料差異大小的結(jié)論性意見和建議，以及對新舊站址資料應(yīng)用方面的意見和建議。12 附錄：統(tǒng)計、檢驗(yàn)方法（1）缺測率%100總月數(shù)缺測月數(shù)缺測率（2）趨勢計算方法在估計某要素的變化趨勢時， 以一元線性方程對現(xiàn)址觀測資料序列y 進(jìn)行擬合，即： y = a + bt，其回歸系數(shù) b 反映了趨勢變化，即：b =d y/d t （3）差值設(shè) ai為現(xiàn)址某要素第 i次觀測值，ui為相應(yīng)時間擬遷新址自動站儀器觀測值，則第 i 次的差值為：xi=ui-ai（4）差值平均值設(shè)對比觀測次數(shù)為n，則差值的平均值x為：nxxnii1（5）差值標(biāo)準(zhǔn)差差值的標(biāo)準(zhǔn)差 為：211211niixxn）（6）降水量累計相對差值%10011niiniiraxx（7）風(fēng)向相符率只有觀測風(fēng)速大于0.2m/s時，才統(tǒng)計風(fēng)向相符率。 擬遷新址與現(xiàn)址風(fēng)向角度差小于 22.5，即認(rèn)為兩者相符。13 %100對比總次數(shù)相符次數(shù)相符率（8）