衡南縣氣象站新址極端氣溫研究

羅立新 劉運(yùn)輝 成少麗

摘 要：本文利用衡陽地區(qū)8個(gè)氣象觀測站（南岳站屬于高山站，故不在統(tǒng)計(jì)范圍之內(nèi)）提供的2003—2017年極端最高氣溫、極端最低氣溫、降水、日照等資料，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法對衡陽地區(qū)8個(gè)觀測站極端最高氣溫和極端最低氣溫進(jìn)行了研究分析，得出衡南站的低溫極值天數(shù)明顯多于其他站點(diǎn)，而高溫極值天數(shù)相對來說，并不是很明顯。由此通過相關(guān)分析法和線性回歸分析法分析年降水量以及年日照總時(shí)長與年氣溫極值天數(shù)之間的相關(guān)性，找出影響極值的相關(guān)因子。

關(guān)鍵詞：極端最高氣溫;極端最低氣溫;相關(guān)分析線性;回歸分析;相關(guān)因子

中圖分類號：S16 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830060

引言

氣溫要素表征氣候的熱量指標(biāo)，也是氣候變化研究的最基本要素。衡南縣氣象局原址位于衡南縣三塘鎮(zhèn)將軍嶺。受城鎮(zhèn)化建設(shè)的影響，原址探測環(huán)境已不能滿足觀測要求。于2009年搬遷到衡南縣云集鎮(zhèn)大皂山山頂，由原來的海拔高度70.4m到現(xiàn)在的137.0m，通過已觀測到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，新址的極端氣溫與周邊臺站乃至湖南省其它測點(diǎn)差異十分明顯。經(jīng)常成為湖南省的氣溫高值中心或低值中心，其數(shù)據(jù)受到業(yè)務(wù)人員的關(guān)注。由此將通過綜合分析衡陽地區(qū)8個(gè)觀測站的數(shù)據(jù)和觀測站周圍環(huán)境的特點(diǎn)，找出可能造成本站氣溫差異的規(guī)律、原因，為今后分析氣象要素隨環(huán)境變化的規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，也為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科學(xué)決策提供有力的依據(jù)，更好地服務(wù)于公眾。

1 資料與方法

本文選取衡陽地區(qū)衡陽市觀測站、衡山縣、衡東縣、衡陽縣、衡南縣、祁東縣、常寧市、耒陽市共8個(gè)縣（市）氣象站提供的2003—2017年日極端最高、最低氣溫、降水量、日照等資料，以衡南站為基準(zhǔn)站點(diǎn)，采用相關(guān)分析法和線性回歸分析法對8個(gè)氣象站極端氣溫與降水量和日照進(jìn)行相關(guān)性分析，初步得出衡南站極端氣溫出現(xiàn)異常的相關(guān)因子。

相關(guān)分析法是研究2個(gè)或2個(gè)以上處于同等地位的隨機(jī)變量間的相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析方法[1]。

相關(guān)分析主要通過散點(diǎn)圖和計(jì)算2個(gè)變量之間的相關(guān)系數(shù)來分析2個(gè)變量之間的關(guān)聯(lián)程度。

在直角坐標(biāo)系上，用自變量和因變量作為坐標(biāo)橫軸和縱軸，把相應(yīng)的值在坐標(biāo)系上通過點(diǎn)的方式描述，這就是“散點(diǎn)圖”。

根據(jù)散點(diǎn)圖，當(dāng)自變量取某一值時(shí)，因變量對應(yīng)為一概率分布，如果對于所有的自變量取值的概率分布都相同，則說明因變量和自變量是沒有相關(guān)關(guān)系的。反之，如果，自變量的取值不同，因變量的分布也不同，則說明兩者是存在相關(guān)關(guān)系的。

另外計(jì)算2個(gè)變量之間的相關(guān)系數(shù)，可以確定兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度。相關(guān)系數(shù)的值的范圍在-1和1之間，如果相關(guān)系數(shù)值在0～1之間表示正相關(guān)，否則表示負(fù)相關(guān)。在散點(diǎn)圖上，正相關(guān)則散點(diǎn)圖是斜向上的，表示隨著1個(gè)變量增加，另一個(gè)變量也會增加;而負(fù)相關(guān)則散點(diǎn)圖是斜向下的，表示隨著1個(gè)變量增加而另一個(gè)變量將減少。當(dāng)相關(guān)系數(shù)越接近1，2個(gè)變量的相關(guān)程度越強(qiáng)，否則2變量的關(guān)聯(lián)程度越弱。

2 統(tǒng)計(jì)分析

通過統(tǒng)計(jì)2003—2017年8個(gè)氣象觀測站高溫低溫統(tǒng)計(jì)對比，結(jié)果如圖1和圖2所示。

由此可以看出，從2011年以后，每年衡南站的低溫極值天數(shù)明顯多于其他站點(diǎn)，而高溫極值天數(shù)相對來說，并不是很明顯。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，本文主要分析2010年以后，主要分析衡南站低溫極值天數(shù)明顯異常的原因。

出現(xiàn)氣溫差異相關(guān)因素有很多，一方面是環(huán)境影響，原衡南站地址位于衡南縣三塘鎮(zhèn)將軍嶺，新地址位于衡南縣云集鎮(zhèn)大皂山山頂，海拔高度由70.4m提高到137.0m，幾乎增加了1倍。而且由于衡南縣云集鎮(zhèn)為新建城市，人類活動影響也較小。

由于環(huán)境影響缺乏比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，不太好通過科學(xué)手段研判。而其他主要?dú)庀笠乇热缃邓⑷照盏?，氣象部門保留了比較長期的數(shù)據(jù)記錄，本文中作者試圖要通過相關(guān)分析法，分析降水和日照對衡南縣觀測站搬遷前后的氣溫極值變化情況進(jìn)行研究。

3 衡南縣氣溫極值異常影響要素分析

本文采取相關(guān)分析以及線性回歸分析法，分析年降水量以及年日照總時(shí)長與年氣溫極值天數(shù)之間的相關(guān)性。

根據(jù)對2003—2017年的氣溫?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，衡南縣氣象站的氣溫極值異常主要體現(xiàn)為2011年及以后衡南縣氣溫特別是低溫，1a之中在衡陽地區(qū)的9個(gè)站中最低天數(shù)遙遙領(lǐng)先，而2010年及以前則處于中間位置。

考慮到這個(gè)現(xiàn)象主要是衡南縣站跟本地區(qū)其他幾個(gè)站的氣溫比較，所以本文分析了衡陽地區(qū)每個(gè)站特別是衡南縣站年降水量和年日照總時(shí)長的距平分析。圖3和圖4是年降水量以及年日照總時(shí)長的距平分析曲線圖，通過直觀與圖1的年低溫極值天數(shù)對比，年日照總時(shí)長距平分析在2011年后有比較相同的趨勢。

通過分析2011年以后的年降水量距平和年日照總時(shí)長距平與年低溫極值天數(shù)散點(diǎn)圖以及相關(guān)系數(shù)結(jié)果圖5、圖6、以及表1的結(jié)果。

根據(jù)分析結(jié)果年降水量距平與年低溫極值天數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.3104312;而年日照總時(shí)長距平與年低溫極值天數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.6683643。由此，年日照總時(shí)長對與溫極值出現(xiàn)天數(shù)相關(guān)性更好。

4 總結(jié)與展望

本文對衡南縣站出現(xiàn)氣溫極值異常從2個(gè)方面進(jìn)行分析：

從環(huán)境影響做了定性分析，衡南縣根據(jù)基本觀測站搬遷前后環(huán)境變化比較大，搬遷后環(huán)境較以前老站人類活動干擾較小，也是出現(xiàn)低溫極值天數(shù)較多的一個(gè)原因;試圖通過相關(guān)系、線性回歸分析等方法分析了衡南縣站搬遷后年降水量以及年日照總時(shí)長2個(gè)要素與年低溫極值天數(shù)相關(guān)性，從分析結(jié)果來看年日照總時(shí)長相關(guān)性較好。

本站有關(guān)氣溫極值搬遷前后出現(xiàn)異常情況，影響因素較多，其中環(huán)境因素方面由于缺乏詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，本文只是做了一般性定性分析;如果有更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)應(yīng)該能得到更為準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸雄文.管理學(xué)大辭典[M].上海：上海辭書出版社，2013：56-58.

作者簡介：羅立新（1975- ），女，本科，應(yīng)用氣象工程師。研究方向：氣象防災(zāi)減災(zāi)。