臺(tái)站遷移對(duì)銅仁市氣溫評(píng)價(jià)結(jié)果的影響及修正

謝仁波，代瑞華，黎凌云，聶 云

(1.貴州省印江縣氣象局，貴州 印江 555200；2.貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

0 引言

隨著氣象服務(wù)精細(xì)化要求越來越高，氣候分析和研究已成為氣象業(yè)務(wù)工作不可或缺的重要組成部分[1]。歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性在氣候資料整編、氣候變化業(yè)務(wù)服務(wù)和分析研究方面影響十分重大[2]。

銅仁市現(xiàn)有國(guó)家基本氣象站和一般氣象站10個(gè)。這些站多數(shù)始建于20世紀(jì) 50年代，20世紀(jì)60年代、70年代因工作環(huán)境需要改善或其他原因部分臺(tái)站進(jìn)行了搬遷。進(jìn)入21世紀(jì)起至2019年1月初，因城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、外部環(huán)境遭受破壞等原因6站已向地勢(shì)高處搬遷，1站已列入搬遷規(guī)劃，且隨著時(shí)間推移，除萬山站外，其臺(tái)站都有被迫搬遷的可能。如此大量的搬遷，在一定程度上會(huì)造成部分觀測(cè)數(shù)據(jù)的不連續(xù)，進(jìn)而影響觀測(cè)資料的均一性，使得氣候評(píng)價(jià)的分析結(jié)果不能正確反映真實(shí)的氣候變化，與公眾的切身感受不一致。

本文在對(duì)銅仁市氣象臺(tái)站歷史沿革分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)訂正誤差小、計(jì)算簡(jiǎn)便、滿足業(yè)務(wù)需求等原則，選取參考臺(tái)站，獲得最優(yōu)訂正方法，對(duì)搬遷站的季、年平均氣溫進(jìn)行訂正，并將訂正分析結(jié)果應(yīng)用于氣候評(píng)價(jià)，修正臺(tái)站遷移對(duì)氣溫評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。

1 資料和方法

整編資料采用貴州省信息保障中心整編的1981—2010年銅仁市10個(gè)地面觀測(cè)站的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)從各站A,Y文件整理獲得，為了保持和歷史資料一致，日均值來自4次觀測(cè)平均，比較方法采取差值法，搬遷前后氣溫訂正分別采用海拔訂正法、對(duì)比觀測(cè)法進(jìn)行比較，取最優(yōu)方法比較。

2 研究結(jié)果

2.1 新舊站對(duì)比觀測(cè)情況

根據(jù)楊秀勛、胡蓉、周繼先等對(duì)銅仁市的銅仁站、玉屏站、思南站搬遷前后對(duì)比分析結(jié)果[3-5]和自主統(tǒng)計(jì)，對(duì)部分搬遷(擬搬遷站)對(duì)比觀測(cè)情況，進(jìn)行計(jì)算得出溫度的遞減率如表1。

表1 銅仁市部分搬遷站對(duì)比觀測(cè)資料推算的遞減率(℃/100 m)Tab.1 Decline rate calculated from comparative observation data of some relocation stations in tongren city

從表1可以看出，玉屏的溫度遞減率最不穩(wěn)定，碧江、思南遞減率穩(wěn)定度好。不穩(wěn)定的原因可能是對(duì)比觀測(cè)期間觀測(cè)場(chǎng)仍在遭受破壞，穩(wěn)定的原因可能是對(duì)比觀測(cè)期間觀測(cè)場(chǎng)沒有繼續(xù)遭受破壞。至于溫度遞減率遠(yuǎn)大于0.65 ℃/100 m，或與“熱島效應(yīng)”關(guān)系最為密切。需要特別指出的是，印江由18個(gè)月對(duì)比觀測(cè)期計(jì)算出的平均遞減率僅為0.5 ℃/100 m。

2.2 站間對(duì)比觀測(cè)情況

周成霞等[6]把江口作為“標(biāo)準(zhǔn)”站分析了銅仁氣象要素變化。從觀測(cè)場(chǎng)同處于“壩區(qū)”，1981—2010年未搬遷和破壞的情景出發(fā)，用印江、江口溫度差和海拔差來分析溫度遞減率，由于梵凈山對(duì)局地氣候影響明顯[7]，卻會(huì)得出溫度隨海拔升高而升高的結(jié)論，這一結(jié)論明顯不能用于推算其他臺(tái)站搬遷后的氣溫變化情況。

2.3 訂正方案的最終確定

2.3.1 銅仁搬遷站基本情況 從表2來看，印江搬遷距離最近，搬遷主要原因是城市擴(kuò)容。因此，理論上用印江站新、老兩站對(duì)比觀測(cè)期間的平均溫度來計(jì)算溫度遞減率相對(duì)可靠。

表2 銅仁搬遷站基本資料Tab.2 Basic information of Tongren relocation station

2.3.2 訂正方案的最終確定 通過前面分析，如果把地面“禁錮”在觀測(cè)場(chǎng)平面來看，搬遷前后溫度傳感器距離地面的高度基本一致，所測(cè)得的溫度遞減率小于0.65 ℃/100 m是可信的。因此，按印江推算出的0.5 ℃/100 m溫度遞減率將銅仁區(qū)域搬遷站溫度訂正到原址，再進(jìn)行氣候分析是合適的，與儲(chǔ)召慶等人[8]早先的研究結(jié)果0.5～0.56 ℃/100 m也最為接近。

2.4 訂正前后距平比較

2.4.1 訂正前后年距平比較 從圖1可知，訂正前西部年均氣溫距平在-0.2～0.8 ℃之間，東部氣溫距平在0.4～1.0 ℃之間，訂正后西部年均氣溫距平在0.3～0.8 ℃之間，東部氣溫距平在0.5～1.0 ℃之間，訂正后同一氣候區(qū)變化趨勢(shì)一致性好于訂正前。

圖1 2018年銅仁10個(gè)站點(diǎn)氣溫距平比較(*為搬遷站)Fig.1 Comparison of temperature anomalies at 10 stations in tongren in 2018 (* is relocation station)

2.4.2 訂正前后冬夏距平比較 圖2給出了銅仁國(guó)家基本站冬季和夏季平均氣溫訂正前后距平狀況。從圖中可知，冬季：訂正前，西部平均氣溫距平在-0.6～0.4 ℃之間，東部氣溫距平在-0.2～0.6 ℃之間，同一氣候區(qū)距平一致性差；訂正后，西部平均氣溫距平在-0.1～0.4 ℃之間，都屬于正常范圍，東部氣溫在0.2～0.6 ℃，訂正后同一氣候區(qū)變化趨勢(shì)一致性好于訂正前。

圖2 2018年銅仁氣象站點(diǎn)訂正前后冬、春季平均氣溫比較(*為搬遷后投入正式觀測(cè)的臺(tái)站)Fig.2 Comparison of winter and spring mean temperatures before and after the revision of the meteorological station in tongren in 2018 (* is the station put into formal observation after relocation)

2.5 訂正前后氣候評(píng)價(jià)比較

2.5.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 考慮到目前貴州省氣候中心進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)將高(低)于距平值1 ℃以上就稱為特高(特低)過于寬泛，參照GBT 35562-2017[9]評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中季、年具體氣溫距平(ΔT)采用下面標(biāo)準(zhǔn)：

表3 固定閾值氣候評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Criteria for fixed threshold climate assessment

2.5.2 評(píng)價(jià)結(jié)果 溫度的正負(fù)距平在氣象上很有用處，為了在評(píng)價(jià)時(shí)更好體現(xiàn)正負(fù)距平，同時(shí)便于比較，將正常范圍又進(jìn)行區(qū)分，將其中的正距平定義為“正常+”、負(fù)距平定義為“正常-”，距平為零的定義為正常。2018年各季及年評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。

表4 2018年搬遷站與未搬遷站氣候評(píng)價(jià)比較Tab.4 Comparison of climate assessment between the relocated station and the unrelocated station in 2018

從表4可以看出，訂正前，銅仁冬季氣溫為偏低(德江)—偏高(江口)，訂正后，大部分正常，只有江口偏高，其原因可歸結(jié)為近年來江口站四周建筑物增多造成的增溫明顯。春季氣溫大部分訂正前搬遷站為明顯偏高，非搬遷站為異常偏高；訂正后80%的站為異常偏高，20%的站為明顯偏高。夏季訂正前搬遷站是正?！撸前徇w站是偏高—明顯偏高，訂正后，基本以偏高為主。秋季訂正前，銅仁氣溫在明顯偏低—正常范圍，訂正后變成了偏低—正常的區(qū)間。就年度而言，訂正前德江為負(fù)距平，訂正后為正距平，與其他臺(tái)站趨勢(shì)具有一致性。

3 結(jié)論

①《規(guī)范》[10]將對(duì)比觀測(cè)的時(shí)間定位1 a，隨著氣象探測(cè)自動(dòng)化水平的提高，對(duì)比觀測(cè)可以適當(dāng)延長(zhǎng)，最少需要滿足淺草平鋪的觀測(cè)場(chǎng)環(huán)境后才能進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)或應(yīng)成為今后的強(qiáng)制性規(guī)定。

②將搬遷后的氣溫觀測(cè)結(jié)果訂正到原站海拔高度后使用，其訂正結(jié)果在氣候評(píng)價(jià)中具有較好的應(yīng)用價(jià)值；各臺(tái)站受城鎮(zhèn)化影響程度不同，訂正結(jié)果有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

③銅仁市2019投入正式觀測(cè)的江口、沿河站和即將搬遷的思南站，其搬遷前后海拔高差更大，更需要訂正后才能用于氣候評(píng)價(jià)。

④之前的若干臺(tái)站搬遷屬于觀測(cè)環(huán)境已不符合《規(guī)范》要求后的無奈之舉，舊站代表性、準(zhǔn)確性都值得懷疑，根據(jù)城鎮(zhèn)化發(fā)展規(guī)劃而主動(dòng)謀劃搬遷事項(xiàng)是保障代表性、準(zhǔn)確性、比較性的方法之一。