黑龍江城化對(duì)地面觀(guān)測(cè)的影響分析與訂正課件

1、黑龍江省城市化對(duì)地面觀(guān)測(cè)資料的影響分析與訂正宋麗華 李亞濱 朱紅蕊 王春麗 孫爽黑龍江省氣候中心2011.8.191問(wèn)題的由來(lái)2一、城市化如何影響地面觀(guān)測(cè)資料3探測(cè)環(huán)境被破壞 德強(qiáng)學(xué)校左圖為上世紀(jì)80年代哈爾濱站現(xiàn)址觀(guān)測(cè)場(chǎng)，右圖為1996年以后現(xiàn)址觀(guān)測(cè)場(chǎng)4觀(guān)測(cè)站在城市的下風(fēng)方向5二、如何識(shí)別城市化影響6 參考站選擇標(biāo)準(zhǔn)：（1）參考站與評(píng)估站距離較近，屬于同一氣候區(qū)。（2）參考站觀(guān)測(cè)資料序列與評(píng)估站序列平行年代長(zhǎng)，且未遷過(guò)站。（3）參考站周邊環(huán)境較好，多年來(lái)探測(cè)環(huán)境變化少，拔海高度相差較小。（4）參考站盡量位于所在城市上風(fēng)方向,以避免城市的發(fā)展對(duì)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。選擇參考站對(duì)比分析78站名站號(hào)

2、臺(tái)站類(lèi)別現(xiàn)址工作時(shí)間參考站與擬遷站間距離（km）地面觀(guān)測(cè)環(huán)境評(píng)分(2010年）海拔高度（m）年平均氣溫（）年降水量(mm）資料完整性評(píng)估依蘭50877基本站1958年237.4 90.6100.13.6555.6序列完整賓縣50960一般站1964年63.3 90.9192.2 4.6589.2序列完整五常54080一般站1958年112.884.9194.6 4.2597.3序列完整哈爾濱50953基本站1981年81.2142.3 4.3524.5序列完整參考站與評(píng)估站基本信息表 綜合以上4點(diǎn)考慮，在哈爾濱站現(xiàn)址周邊半徑為200公里左右范圍內(nèi)，選取依蘭、賓縣、五常作為參考站。為了保證資料一

3、致，以最晚建站時(shí)間（賓縣，1964年）為起始年，終止年一致，因此各參考站均截取19642009年觀(guān)測(cè)資料，將參考站觀(guān)測(cè)資料求平均，形成參考站序列。哈爾濱站經(jīng)歷了兩次遷站，1969和1981年，資料分成三段，即19641968年（城東）、19691980年（城西）、19812009年（城東），共同組成一個(gè)序列19642009年與參考站序列進(jìn)行對(duì)比分析。9差值比較 計(jì)算哈爾濱站年平均氣溫、年降水量、年平均相對(duì)濕度和年平均風(fēng)速（2分鐘）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=哈爾濱站的值-參考站序列的值），比較分析結(jié)果如下:（1）氣溫哈爾濱站與參考站年平均氣溫差值變

4、化圖 哈爾濱站與參考站年平均氣溫每5年平均差值變化圖 哈爾濱站與參考站年平均氣溫每10年平均差值變化圖10 哈爾濱站與參考站的年平均氣溫差值自1964年以來(lái)至1995年呈波動(dòng)變化，變化范圍在0.5以?xún)?nèi)，哈爾濱站現(xiàn)址工作時(shí)間為1981年1月1日，19811995年氣溫差值沒(méi)有明顯異常變化，從1996年開(kāi)始差值明顯升高并持續(xù)在0.5以上，即哈爾濱站氣溫持續(xù)明顯高于參考站；由此表明哈爾濱與參考站的年平均氣溫序列自1996年開(kāi)始變化不一致。這種不一致產(chǎn)生的原因是哈爾濱站現(xiàn)址探測(cè)環(huán)境改變引起的，而不是觀(guān)測(cè)儀器和氣候變化導(dǎo)致的。哈爾濱站現(xiàn)址建站時(shí)東部、南部和北部三面為村莊、農(nóng)田，西部為城區(qū)，多年來(lái)隨著城市

5、的發(fā)展，觀(guān)測(cè)站周邊陸續(xù)出現(xiàn)建筑物，1996年，在距觀(guān)測(cè)場(chǎng)正南方0.5km處蓋起了德強(qiáng)學(xué)校，該學(xué)校樓群把觀(guān)測(cè)場(chǎng)包圍在其中，對(duì)所觀(guān)測(cè)的氣象要素?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生了明顯影響。 11（2）降水哈爾濱站與參考站年降水量每5年平均差值變化圖 哈爾濱站與參考站年降水量每10年平均差值變化圖哈爾濱站與參考站年降水量差值變化圖 12（3）相對(duì)濕度哈爾濱站與參考站年平均相對(duì)濕度差值變化圖 哈爾濱站與參考站年平均相對(duì)濕度每5年平均差值變化圖 哈爾濱站與參考站年平均相對(duì)濕度每10年平均差值變化圖13（4）風(fēng)速哈爾濱站與參考站年平均風(fēng)速差值變化圖 哈爾濱站與參考站年平均風(fēng)速每5年平均差值變化圖 哈爾濱站與參考站年平均風(fēng)速每10年

6、平均差值變化圖14趨勢(shì)比較15 綜合分析 根據(jù)差值比較和趨勢(shì)比較兩種方法的分析結(jié)果均表明，氣溫在1996年之前區(qū)域一致性好，受探測(cè)環(huán)境城市化影響1996年開(kāi)始區(qū)域一致性較差；降水基本一致；相對(duì)濕度和風(fēng)速受1981年遷站和城市化綜合影響，區(qū)域一致性均較差。16 均一性檢驗(yàn) 對(duì)城市化影響節(jié)點(diǎn)進(jìn)行均一性檢驗(yàn)，以1981和1996年為引起序列非均一的時(shí)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(shí)間點(diǎn)前后時(shí)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)。結(jié)果表明，1981年的臺(tái)站遷移由城市的上風(fēng)方向遷至下風(fēng)方向，對(duì)各個(gè)氣象要素都有影響； 1996年現(xiàn)址周邊的環(huán)境變化主要影響氣溫和

7、風(fēng)速。 17哈爾濱站現(xiàn)址與參考站1996年前后各要素差值平均 哈爾濱站現(xiàn)址與參考站1981年前后各要素差值平均氣溫風(fēng)速相對(duì)濕度1996年前1996年后差值1996年前1996年后差值1996年前1996年后差值0.10.60.5-0.5-0.3-0.2-2.2-3.6-1.4氣溫風(fēng)速相對(duì)濕度1981年前1981年后差值1981年前1981年后差值1981年前1981年后差值0.00.10.10.7-0.3-1.0-0.5-2.2-1.7三、城市化對(duì)地面觀(guān)測(cè)資料產(chǎn)生的誤差18 普查結(jié)果表明，截至2009年，黑龍江省83個(gè)氣象臺(tái)站中，有40%(33站)的臺(tái)站現(xiàn)址的氣象資料受到城市化影響。主要受影響

8、要素為氣溫和風(fēng)速，其中風(fēng)速受影響最大，氣溫其次，相對(duì)濕度最小，降水量基本無(wú)影響；全省18%的臺(tái)站氣溫受影響，34%的臺(tái)站風(fēng)速受影響；其中13%的臺(tái)站氣溫和風(fēng)速均受到影響。氣溫受到城市化影響的區(qū)域主要在黑河北部、大慶、哈爾濱西部及三江平原個(gè)別市縣，風(fēng)速受城市化影響的區(qū)域主要分布在黑河、齊齊哈爾南部、哈爾濱大部及三江平原大部市縣；導(dǎo)致臺(tái)站受城市化影響原因，觀(guān)測(cè)站現(xiàn)址周?chē)w建筑物和樹(shù)木遮擋是主要原因，也有個(gè)別市縣因城市發(fā)展而導(dǎo)致氣象要素資料受到影響。19四、城市化誤差產(chǎn)生的影響研究氣候變化方面20氣候預(yù)測(cè)方面（2009年報(bào)錯(cuò)）21生長(zhǎng)季熱量條件 （積溫） 1996年以后探測(cè)環(huán)境城市化導(dǎo)致生長(zhǎng)季熱量虛增80度左右。22 第一積溫帶 第一積溫帶年代際變化60年代平均為282570年代平均為2750，比上一年代減少75 80年代平均為2789，比上一年代增加39