通城站观测资料区域一致性分析

通城站观测资料区域一致性分析

1城市化进程对气象观测资料的影响通城国家综合气候站（以下简称通城站）建于1959年1月1日。1985年，通城县岳银币城西路103号搬迁，占地面积6094.5m2。自搬迁以来，观察任务一直持续了49年。随着城市化进程的快速推进,现址从原来的城郊变成了城区,探测环境开始变化,气象资料“三性”受到影响,如:蒋国兴等研究了贺州市气象观测环境城市化造成气象要素发生跳跃性变化的影响,刘勇等研究了安徽省气象观测环境的变化对温度序列的影响,卢绮玲研究了揭阳市探测环境变化对气象记录准确性的影响。但是,就通城站气象资料受探测环境变化影响特征分析还没有,为此,本文通过对通城站的平均气温、相对湿度、降水量、风速气象要素进行区域性和均一性分析,揭示与周边气象站的气象要素变化特征,科学评估,为迁站提供理论依据。2资料与参考站的区域一致性分析选取通城站周边100km范围内未迁过站,现址工作时间年限长,气象探测环境属于一类的临湘、属二类的嘉鱼和崇阳站作为参考站,考虑资料的完整性和一致性,选取其三站1960~2010年的逐年平均气温、降水量、相对湿度、风(2min平均)的观测资料取平均值形成资料序列,采取差值比较、趋势比较法分析该站资料与参考站资料的区域一致性;计算参考站平均气温、降水量、相对湿度、风(2min平均)与通城站的相关系数进行均一性分析。3观测数据序列的区域一致性和一致性分析3.1观测数据序列的一致性分析3.1.1通城站与参考站的年降水量和年湿度变化情况对比计算通城站年平均气温、年降水量、年平均相对湿度和年平均风速(2min平均)与参考站序列的差值,并分段计算每5年的平均差值和每10年的平均差值(差值=通城站的值-参考站序列的值),比较分析结果如下。(1)气温由(图1)可以看出,通城站与参考站的年平均气温差值自1960年以来至2010年呈波动变化,变化范围在±0.5℃以内(除1983年差值达到0.7℃),一次迁站并未对整个序列产生较大影响,与参考站数据变化的一致性较好。通城站现址从1965年1月1日开始观测,通过分析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年平均差值变化趋势比较一致,迁站和城市化没有带来明显异常变化。(5年的平均差值和每10年的平均差图略)由(图2)可以看出,通城站与参考站的年降水量差值序列无明显异常,迁站和城市化所带来的影响均不明显,可以认为通城站与参考站的年降水变化基本一致。分析降水每5年的平均差值和每10年的平均差值发现变化趋势也是基本一致。(5年的平均差值和每10年的平均差图略)(3)相对湿度由(图3)可以看出,通城站与参考站的年相对湿度差值序列无明显异常,迁站和城市化所带来的影响均不明显,可以认为通城站与参考站的年相对湿度变化基本一致。(4)风速由(图5)可以看出,通城站与参考站的年平均风速差值存在明显的正负反相,1992年之前差值为正,表明通城站风速大于参考站,1993年以后差值为负,通城站风速小于参考站;图6的年代际变化也表明在1993年后风速随时间变化而减少。这与城市的发展和周边探测环境改变有关,结论可以认为通城站现址受城市化影响较大,与参考站的一致性较差。3.1.2年后通城站与参考站区域一致性的变化对通城站和参考站年平均气温、年降水量、年平均相对湿度和年平均风速(2分钟)序列分别求取线性趋势,分析结果如下。(1)气温由(图7)可知,通城站与参考站气温随时间变化均为比较一致的上升趋势,增温速率分别为0.2℃/10a、0.2℃/10a。1986年后,随着时间的推移,通城站气温随时间变化的上升趋势落后于参考站,与参考站的线性趋势的一致性发生偏移,区域一致性发生了变化。通城站和参考站年降水序列线性趋势平稳,略有增多趋势,气候倾向率分别为23.1mm/10a、29.8mm/10a,二者相差不大。(具体图略)(2)相对湿度通城站与参考站相对湿度随时间变化均为减小趋势,减小速率分别为0.6/10a(%)、0.9/10a(%),通城站相对湿度减小速率小于参考站,随着时间的变化,与参考站线性趋势偏离的程度越来越大,1977年后表现更加明显,这表明通城站现址1977年开始与参考站区域一致性差。(具体图略)(4)风速通城站与参考站风速随时间变化均为减小趋势,减小速率分别为0.2/10a(m/s)、0.1/10a(m/s),表明通城站受城市化影响更加明显,与参考站区域一致性较差。(具体图略)3.2t检验和各加回收的结果基于通城站详实的历史沿革记录,挑出了迁站、仪器变更、观测时间或统计方法变更、台站环境变化等有记录的时间点(见表1)进行针对性的t检验,其中,气温和湿度资料采用差值序列进行t检验,降水和风资料采用比值序列进行检验。以(表1)所列可能引起序列非均一的时间点为假设的断点,应用t检验方法(显著性水平0.05)进行该时间点前后时段的显著性检验,结果发现1999年平均气温、相对湿度、风速检验结果显著,原因是受探测环境变化影响出现1~2不连续点;年降水量检验结果不显著,不存在不连续。以断点个数的多少反映该站历史均一性的总体状况。对通城站最终保留的不连续点进行统计,根据《站址分析技术要求》规定,对不连续点数量进行分类,发现通城站观测资料序列均一性较好(具体结果见表2)。4观测资料的比较稳定性和准确性较好,(1)4个要素中,除年降水量外,通城站现址其它3个要素与参考站差异较大,现址观测资料区域一致性较差。(2)通城站年降水资料序列连续,未出现断点;受探测环境变化影响,1999年平均气温和相对湿度出现一个断点,平均风速出现两个断点,通城站观测资料序列的均一性较好。综上述,受城市