臺站遷移對銅仁市氣溫評價結果的影響及修正

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

隨著氣象服務精細化要求越來越高，氣候分析和研究已成為氣象業務工作不可或缺的重要組成部分[1]。歷史觀測數據的代表性、準確性在氣候資料整編、氣候變化業務服務和分析研究方面影響十分重大[2]。

銅仁市現有國家基本氣象站和一般氣象站10個。這些站多數始建于20世紀 50年代，20世紀60年代、70年代因工作環境需要改善或其他原因部分臺站進行了搬遷。進入21世紀起至2019年1月初，因城鄉規劃建設、外部環境遭受破壞等原因6站已向地勢高處搬遷，1站已列入搬遷規劃，且隨著時間推移，除萬山站外，其臺站都有被迫搬遷的可能。如此大量的搬遷，在一定程度上會造成部分觀測數據的不連續，進而影響觀測資料的均一性，使得氣候評價的分析結果不能正確反映真實的氣候變化，與公眾的切身感受不一致。

本文在對銅仁市氣象臺站歷史沿革分析的基礎上，根據訂正誤差小、計算簡便、滿足業務需求等原則，選取參考臺站，獲得最優訂正方法，對搬遷站的季、年平均氣溫進行訂正，并將訂正分析結果應用于氣候評價，修正臺站遷移對氣溫評價結果的影響。

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個地面觀測站的數據，其他數據從各站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、對比觀測法進行比較，取最優方法比較。

2 研究結果

2.1 新舊站對比觀測情況

根據楊秀勛、胡蓉、周繼先等對銅仁市的銅仁站、玉屏站、思南站搬遷前后對比分析結果[3-5]和自主統計，對部分搬遷(擬搬遷站)對比觀測情況，進行計算得出溫度的遞減率如表1。

表1 銅仁市部分搬遷站對比觀測資料推算的遞減率(℃/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定，碧江、思南遞減率穩定度好。不穩定的原因可能是對比觀測期間觀測場仍在遭受破壞，穩定的原因可能是對比觀測期間觀測場沒有繼續遭受破壞。至于溫度遞減率遠大于0.65 ℃/100 m，或與“熱島效應”關系最為密切。需要特別指出的是，印江由18個月對比觀測期計算出的平均遞減率僅為0.5 ℃/100 m。

2.2 站間對比觀測情況

周成霞等[6]把江口作為“標準”站分析了銅仁氣象要素變化。從觀測場同處于“壩區”，1981—2010年未搬遷和破壞的情景出發，用印江、江口溫度差和海拔差來分析溫度遞減率，由于梵凈山對局地氣候影響明顯[7]，卻會得出溫度隨海拔升高而升高的結論，這一結論明顯不能用于推算其他臺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容。因此，理論上用印江站新、老兩站對比觀測期間的平均溫度來計算溫度遞減率相對可靠。

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”在觀測場平面來看，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域搬遷站溫度訂正到原址，再進行氣候分析是合適的，與儲召慶等人[8]早先的研究結果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，訂正后同一氣候區變化趨勢一致性好于訂正前。

圖1 2018年銅仁10個站點氣溫距平比較(*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 ℃，訂正后同一氣候區變化趨勢一致性好于訂正前。

圖2 2018年銅仁氣象站點訂正前后冬、春季平均氣溫比較(*為搬遷后投入正式觀測的臺站)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 訂正前后氣候評價比較

2.5.1 評價標準 考慮到目前貴州省氣候中心進行評價時將高(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]評價方法進行評價。其中季、年具體氣溫距平(ΔT)采用下面標準：

表3 固定閾值氣候評價標準Tab.3 Criteria for fixed threshold climate assessment

2.5.2 評價結果 溫度的正負距平在氣象上很有用處，為了在評價時更好體現正負距平，同時便于比較，將正常范圍又進行區分，將其中的正距平定義為“正常+”、負距平定義為“正常-”，距平為零的定義為正常。2018年各季及年評價結果見表4。

表4 2018年搬遷站與未搬遷站氣候評價比較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常—偏高，非搬遷站是偏高—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—正常的區間。就年度而言，訂正前德江為負距平，訂正后為正距平，與其他臺站趨勢具有一致性。

3 結論

①《規范》[10]將對比觀測的時間定位1 a，隨著氣象探測自動化水平的提高，對比觀測可以適當延長，最少需要滿足淺草平鋪的觀測場環境后才能進行對比觀測或應成為今后的強制性規定。

②將搬遷后的氣溫觀測結果訂正到原站海拔高度后使用，其訂正結果在氣候評價中具有較好的應用價值；各臺站受城鎮化影響程度不同，訂正結果有待進一步檢驗。

③銅仁市2019投入正式觀測的江口、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價。

④之前的若干臺站搬遷屬于觀測環境已不符合《規范》要求后的無奈之舉，舊站代表性、準確性都值得懷疑，根據城鎮化發展規劃而主動謀劃搬遷事項是保障代表性、準確性、比較性的方法之一。