章丘國家基本氣象站站址變動(dòng)分析報(bào)告

葛凡 賈在強(qiáng) 張玲

摘要：章丘市國家氣象觀測(cè)站屬于國家基本觀測(cè)站、探空站和風(fēng)廓線雷達(dá)站，是國家觀測(cè)站網(wǎng)的重要站點(diǎn)，承擔(dān)著章丘市轄區(qū)氣象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)觀測(cè)和大氣探測(cè)采集與傳輸?shù)戎匾蝿?wù)。章丘市氣象觀測(cè)站始建于1957年，1962年1月1日由章丘縣臨濟(jì)區(qū)前營鄉(xiāng)第一次遷站遷至章丘縣盤泉寺農(nóng)場，1984年1月1日第二次遷站遷至章丘市明水鎮(zhèn)鎮(zhèn)東大街，1995年1月1日第三次遷站至現(xiàn)址，2007年升級(jí)為國家基本觀測(cè)站，2003年探空站由濟(jì)南元影山遷至現(xiàn)址，2012年建成風(fēng)廓線雷達(dá)?，F(xiàn)位于章丘市雙山街道賀套村南繡水大街3866號(hào)，目前地面氣象探測(cè)環(huán)境評(píng)估得分90.1分，高空氣象探測(cè)環(huán)境評(píng)估得分77.2分。

隨著章丘經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市總體規(guī)劃的實(shí)施，章丘市氣象局站址探測(cè)環(huán)境正逐步受到影響，我單位擬將章丘國家基本氣象站（地面、高空、風(fēng)廓線雷達(dá)）進(jìn)行整體遷移。

關(guān)鍵字：章丘；氣象站；比較分析

近年來，隨著章丘經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市規(guī)?？焖贁U(kuò)大，氣象站周邊環(huán)境發(fā)生了巨大變化。20年前地處城郊的氣象站，已處于城市的中心位置。特別是章丘市城市總體規(guī)劃于2006年通過專家評(píng)審確定，并報(bào)經(jīng)省政府于2011年正式批復(fù)執(zhí)行，且此規(guī)劃已經(jīng)無法更改并開始逐步實(shí)施，該規(guī)劃在氣象站周圍規(guī)劃建設(shè)有高層住宅小區(qū)和研發(fā)中心等。為確保獲取準(zhǔn)確的氣象資料，更好的服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，現(xiàn)申請(qǐng)將章丘國家基本氣象站、探空站進(jìn)行整體遷站。一、章丘國家基本氣象站基本情況及歷次站址變動(dòng)情況說明

章丘國家基本氣象站（區(qū)站號(hào)：54727，位于117°3232 E，36°4112 N，以下簡稱“章丘站”）現(xiàn)位于章丘市繡水大街3866號(hào)，占地面積28，7畝。該站始建于1957年1月6日，位于章丘縣臨濟(jì)區(qū)前營村，承擔(dān)地面氣象觀測(cè)任務(wù)。該站先后經(jīng)歷了3次遷站，分別為1962年1月1日、1984年1月1日、1995年1月1日。擬遷新址位于章丘市雙山街道白泉村南瓦山，距離現(xiàn)址約4100m，117°3055 E，36°3912”N，拔海高度263.0m。

二、章丘現(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(cè)環(huán)境分析評(píng)估

1.章丘站現(xiàn)址周邊氣象臺(tái)站分布情況。章丘站周邊200公里范圍內(nèi)共有國家級(jí)氣象觀測(cè)站98個(gè)，其中基準(zhǔn)站4個(gè)，基本站9個(gè)，—般站85個(gè)，現(xiàn)址工作年限大于等于30年的有24個(gè)。臨近的基準(zhǔn)站有惠民、泰山、莘縣、莒縣，基本站有陵縣、墾利、濟(jì)南、沂源、兗州、濰坊、費(fèi)縣、泊頭、黃驊。擬選新址和現(xiàn)址與周邊最近的國家基本氣象站濟(jì)南站的間距比為0.92（擬選新址距濟(jì)南站45.7公里，現(xiàn)址距濟(jì)南站49.9公里）。

2.現(xiàn)址和擬遷新址周邊環(huán)境分析評(píng)估。章丘市位于東經(jīng)117°11～117°44、北緯36°26～37°4之間，南北長70公里，東西寬37公里，總面積1855平方公里。章丘市氣象局始建于1957年，現(xiàn)址位于章丘市賀套村南，建站之初，觀測(cè)場周邊地勢(shì)開闊，四周為一般農(nóng)田，地形為丘陵，土壤為壤土。章丘市城市規(guī)劃2011年經(jīng)省政府批準(zhǔn)，該規(guī)劃在氣象站周圍1公里內(nèi)有東城花苑、華港世紀(jì)城、城中村改造等18到31層的高層建筑群，氣象探測(cè)環(huán)境難以維持。擬選新址位于章丘城區(qū)南部，具備較好的建站條件，能夠代表章丘普遍的環(huán)境狀況，具有良好的氣候代表性。新址周邊屬于丘陵，土壤類型是壤土。規(guī)定范圍內(nèi)無影響氣象探測(cè)環(huán)境的建筑物、構(gòu)筑物，符合氣象探測(cè)環(huán)境要求，有利于氣象探測(cè)環(huán)境長期保護(hù)。通過對(duì)比，擬選新址地形、地貌、土壤、植被與現(xiàn)址基本一致，距離現(xiàn)址約4100m，處于同一氣候區(qū)，因此，擬選新址能夠代表現(xiàn)址所代表區(qū)域的天氣氣候特征。

三、章丘站觀測(cè)資料序列完整性、區(qū)域一致性和均一性分析

1.章丘站觀測(cè)資料序列完整性分析

建站以來觀測(cè)的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速（2分鐘）按照月值來統(tǒng)計(jì)缺測(cè)率均為0，數(shù)據(jù)缺測(cè)年月分布狀況，完整性較好。根據(jù)缺測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各要素的完整性進(jìn)行分類評(píng)估。6個(gè)要素缺測(cè)率均為0，分類結(jié)果均屬l類，各要素完整性評(píng)估結(jié)果均為序列完整，因此認(rèn)為章丘站現(xiàn)址觀測(cè)資料序列完整。

2.章丘站觀測(cè)資料序列區(qū)域一致性分析

參考站選擇

根據(jù)參考站選擇標(biāo)準(zhǔn)，在擬遷站現(xiàn)址周邊半徑為200公里左右范圍內(nèi)，選區(qū)鄒平、惠民、青州三個(gè)臨近站點(diǎn)作為參考站，參考站及擬遷站的一般信息見表3.1。

由表3.1可見，3個(gè)參考站年平均氣溫相差0.1-0.8℃、年降水量相差0.4-80.3mm，參考站與擬遷站均處于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)；資料長度均達(dá)50年以上，序列完整性好，參考站被選用的時(shí)段探測(cè)環(huán)境評(píng)分均在79分以上，經(jīng)調(diào)查參考站周圍建筑物較少，多年來探測(cè)環(huán)境變化不大、較穩(wěn)定：參考站受城市的發(fā)展帶來的影響較小。以上各站滿足參考站的一般要求。為了保證資料一致，各參考站均截取1965～2014年觀測(cè)資料，對(duì)參考站觀測(cè)資料求平均，形成參考站序列。將擬遷站資料序列與參考站序列進(jìn)行對(duì)比分析。

差值比較

（1）氣溫。由圖3-1可看出，擬遷站與參考站的年平均氣溫差值自1965至1984年呈下降趨勢(shì)，1984至2004年基本上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2004年后又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，整體呈波浪式變化，波動(dòng)較大；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)為擬遷站現(xiàn)址受城市化影響較大，與參考站的一致性較差。

（2）降水。由圖3.2可看出，擬遷站與參考站的年降水量差值基本呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，可認(rèn)為城市化對(duì)降水有一定影響，擬遷站與參考站的年降水變化一致性越來越差。

（3）相對(duì)濕度。由圖3.3可看出，擬遷站與參考站的年平均相對(duì)濕度差值自1989年以來呈負(fù)變化趨勢(shì)，而且差值越來越大：每5年平均相對(duì)濕度差值變化和每10年平均相對(duì)濕度差值年代際變化也表明，1989年以后負(fù)差值越來越大。經(jīng)分析與城市的發(fā)展有關(guān)，而且隨著城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，影響也越來越大?？梢哉J(rèn)為擬遷站與參考站的年平均相對(duì)濕度隨時(shí)間變化一致性越來越差。

（4）風(fēng)速.由圖3.4可看出，擬遷站與參考站的年平均風(fēng)速自1984年后差值存在明顯的上升趨勢(shì)，表明擬遷站風(fēng)速大于參考站。可認(rèn)為擬遷站現(xiàn)址風(fēng)速與參考站的平均風(fēng)速差值較大、一致性較差。

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，4個(gè)要素中，除氣溫區(qū)域一致性一般外，降水、相對(duì)濕度和風(fēng)速受城市化綜合影響，區(qū)域一致性均較差。綜合結(jié)論可認(rèn)為擬遷站（章丘）觀測(cè)資料區(qū)域一致性較差。

3.章丘站觀測(cè)資料序列均一性分析

（1）對(duì)章丘站建站以來觀測(cè)的平均氣溫、降水量、平均相對(duì)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。按照參考站的選取原則，選取鄒平、惠民、青州三個(gè)站點(diǎn)，并分別計(jì)算與章丘站的相關(guān)系數(shù)，序列長度為50年，均能通過顯著性檢驗(yàn)（a=0.001）。取三個(gè)參考站的平均值作為參考序列，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)?；谡虑鹫驹攲?shí)的歷史沿革記錄，挑出遷站、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)進(jìn)行針對(duì)性的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，判斷在該時(shí)間是否存在不連續(xù)點(diǎn)。以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)，如檢驗(yàn)結(jié)果顯著，則認(rèn)為該點(diǎn)是不連續(xù)點(diǎn)。（2）章丘站觀測(cè)資料均一性綜合分析.繪制章丘站歷史觀測(cè)資料序列均一性檢驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：章丘站觀測(cè)資料完整性好、區(qū)域一致性較差、均一性較好。

四、結(jié)論性意見

1.氣象探測(cè)環(huán)境與站網(wǎng)布局方面。章丘站擬選新址與現(xiàn)址距離較近，下墊面與現(xiàn)址建站初期基本一致，氣象探測(cè)環(huán)境好，且與現(xiàn)址處于同—?dú)夂騾^(qū)，能夠代表現(xiàn)址所代表區(qū)域的天氣氣候特征。擬遷新址和現(xiàn)址與周邊最近的國家基本氣象站濟(jì)南站的間距比為0.92。擬遷新址與現(xiàn)址距離較近，對(duì)站網(wǎng)布局影響較小。

2.現(xiàn)址觀測(cè)資料分析。通過分析，章丘站現(xiàn)址觀測(cè)資料完整性好。受氣象探測(cè)環(huán)境變化的影響，1984年后風(fēng)速區(qū)域一致性較差，1989年后相對(duì)濕度區(qū)域一致性較差，2004年后溫度區(qū)域一致性較差。現(xiàn)址觀測(cè)資料的均一陛較好。

3.綜合分析結(jié)果。綜上所述，章丘站擬選新址與現(xiàn)址地處同一氣候區(qū)，下墊面基本一致，能夠代表本地天氣氣候特征。遷址后站網(wǎng)空間布局變化不大。站址遷移不會(huì)影響本省氣候評(píng)估業(yè)務(wù)、氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)、天氣預(yù)報(bào)（包括數(shù)值天氣預(yù)報(bào)）、災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警和決策服務(wù)。若該站遷至新址，氣象探測(cè)環(huán)境有利于得到長期保護(hù)，其觀測(cè)資料的區(qū)域一致性將明顯改善，通過對(duì)比分析，可以對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行訂正，從而滿足氣象業(yè)務(wù)服務(wù)需求。