通城站觀測(cè)資料區(qū)域一致性分析

通城站觀測(cè)資料區(qū)域一致性分析

1城市化進(jìn)程對(duì)氣象觀測(cè)資料的影響通城國(guó)家綜合氣候站（以下簡(jiǎn)稱通城站）建于1959年1月1日。1985年，通城縣岳銀幣城西路103號(hào)搬遷，占地面積6094.5m2。自搬遷以來，觀察任務(wù)一直持續(xù)了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(cè)環(huán)境開始變化,氣象資料“三性”受到影響,如:蔣國(guó)興等研究了賀州市氣象觀測(cè)環(huán)境城市化造成氣象要素發(fā)生跳躍性變化的影響,劉勇等研究了安徽省氣象觀測(cè)環(huán)境的變化對(duì)溫度序列的影響,盧綺玲研究了揭陽市探測(cè)環(huán)境變化對(duì)氣象記錄準(zhǔn)確性的影響。但是,就通城站氣象資料受探測(cè)環(huán)境變化影響特征分析還沒有,為此,本文通過對(duì)通城站的平均氣溫、相對(duì)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(píng)估,為遷站提供理論依據(jù)。2資料與參考站的區(qū)域一致性分析選取通城站周邊100km范圍內(nèi)未遷過站,現(xiàn)址工作時(shí)間年限長(zhǎng),氣象探測(cè)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(duì)濕度、風(fēng)(2min平均)的觀測(cè)資料取平均值形成資料序列,采取差值比較、趨勢(shì)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(duì)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(cè)數(shù)據(jù)序列的區(qū)域一致性和一致性分析3.1觀測(cè)數(shù)據(jù)序列的一致性分析3.1.1通城站與參考站的年降水量和年濕度變化情況對(duì)比計(jì)算通城站年平均氣溫、年降水量、年平均相對(duì)濕度和年平均風(fēng)速(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(dòng)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(duì)整個(gè)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(cè),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(shì)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)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(shì)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(duì)濕度由(圖3)可以看出,通城站與參考站的年相對(duì)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(duì)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(shí)間變化而減少。這與城市的發(fā)展和周邊探測(cè)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年后通城站與參考站區(qū)域一致性的變化對(duì)通城站和參考站年平均氣溫、年降水量、年平均相對(duì)濕度和年平均風(fēng)速(2分鐘)序列分別求取線性趨勢(shì),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(shí)間變化均為比較一致的上升趨勢(shì),增溫速率分別為0.2℃/10a、0.2℃/10a。1986年后,隨著時(shí)間的推移,通城站氣溫隨時(shí)間變化的上升趨勢(shì)落后于參考站,與參考站的線性趨勢(shì)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(shì)平穩(wěn),略有增多趨勢(shì),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(duì)濕度通城站與參考站相對(duì)濕度隨時(shí)間變化均為減小趨勢(shì),減小速率分別為0.6/10a(%)、0.9/10a(%),通城站相對(duì)濕度減小速率小于參考站,隨著時(shí)間的變化,與參考站線性趨勢(shì)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(shí)間變化均為減小趨勢(shì),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)3.2t檢驗(yàn)和各加回收的結(jié)果基于通城站詳實(shí)的歷史沿革記錄,挑出了遷站、儀器變更、觀測(cè)時(shí)間或統(tǒng)計(jì)方法變更、臺(tái)站環(huán)境變化等有記錄的時(shí)間點(diǎn)(見表1)進(jìn)行針對(duì)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(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),結(jié)果發(fā)現(xiàn)1999年平均氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速檢驗(yàn)結(jié)果顯著,原因是受探測(cè)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(gè)數(shù)的多少反映該站歷史均一性的總體狀況。對(duì)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(duì)不連續(xù)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行分類,發(fā)現(xiàn)通城站觀測(cè)資料序列均一性較好(具體結(jié)果見表2)。4觀測(cè)資料的比較穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較好,(1)4個(gè)要素中,除年降水量外,通城站現(xiàn)址其它3個(gè)要素與參考站差異較大,現(xiàn)址觀測(cè)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(cè)環(huán)境變化影響,1999年平均氣溫和相對(duì)濕度出現(xiàn)一個(gè)斷點(diǎn),平均風(fēng)速出現(xiàn)兩個(gè)斷點(diǎn),通城站觀測(cè)資料序列的均一性較好。綜上述,受城市