云陽國家氣象站遷站資料對比分析及均一化檢驗

曾 琛，羅烜坤，馬 月，鄭熊蓮，況孟奇，馮小鳳

（1.云陽縣氣象局，重慶 云陽 404500；2.宜賓市氣象局，四川 宜賓 644000）

云陽站自1956年建站以來，共遷站4次，近2次遷站分別是1974 年、2002 年，1974 年從云陽縣南溪鎮農場魚塘壩遷至云陽縣云陽鎮較場壩，2002年從云陽縣云陽鎮較場壩遷至雙江鎮天宮村三組，故舊站是指云陽鎮較場壩觀測場。氣象臺站的遷移可能直接影響觀測記錄的比較性和連續性，是導致氣候資料序列非均一性的重要因素之一，因此遷站前后資料的對比分析對于氣象資料的正確應用具有重要意義。對云陽縣氣象站氣溫、降水、風、相對濕度等主要氣候要素進行分析，并對新舊站址的氣溫、相對濕度進行了T 檢驗、M—K 檢驗，為資料使用者提供參考。

1 觀測測站環境概況及資料選取

1.1 觀測站基本情況

因三峽庫區搬遷較多，參考站選擇較少，綜合考慮本文選擇與云陽站氣候較為一致，未遷站的萬州（57432）、巫溪（57345）作為參考站點，萬州站1 km內未被破壞，巫溪站位于山頂，探測環境較好，四周無明顯障礙物，簡要概況見表1。

1.2 資料的選取

本文資料采用云陽舊址1974年—2001年、云陽新址2002年—2017年、萬州站1974年—2017年、巫溪站1974年—2017年的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度、平均風速等資料進行對比分析。采用差值比較、趨勢分析、T 檢驗、MK檢驗等統計方法對云陽遷站前后資料進行對比分析。

2 新舊站址主要氣象要素差異分析

2.1 新舊站址主要氣象要素年平均數據分析

氣溫代表大氣的冷熱程度，其變化能夠反映局部地區環境的改變或差異。首先對遷站前后的年氣溫相關資料對比分析，由表2 可以看出新站觀測環境變化后年平均溫度偏低約0.10℃，年最高溫度偏高0.97℃，年最低溫度偏高約0.27℃。遷站對年平均溫度值沒有太大的影響，但使得溫度極值略有偏高。其次亦得到遷站后年平均濕度上升約2%，年平均風速下降約0.7 m/s，年降水偏多約79 mm。

表1 遷站前后主要氣象要素年平均數據對比Tab.1 The comparison of annual average data of main meteorological elements before and after station relocation

2.2 新舊站址主要氣象要素月平均數據分析

遷站后，云陽站的月平均溫度有高有低，但從數值上看，并無明顯的偏高和偏低，均在1℃以內。春夏2 季月平均溫度遷站后略低，而秋冬2 季略偏高。而月最高溫度和月最低溫度遷站后整體升高，特別是3 月的平均最高溫度升高近3℃。7月平均相對濕度比遷站前偏少7%，其余月均偏大；年平均濕度上升2.15%。遷站前年平均風速2.0 m/s，遷站后年平均風速為1.3 m/s，遷站后年平均風速相比遷站前偏小0.7 m/s，云陽站遷站后1月—12月，月平均風速均比遷站前偏小。

3 云陽站與參考站氣象要素趨勢分析

3.1 氣溫趨勢分析

據統計數據資料得知，1974年—2017年，萬州、巫溪和云陽站的平均溫度整體變化趨勢基本保持一致，同時云陽遷站前后的年平均溫度均比2 個參考站低，其中2002 年云陽遷站后相比于遷站前與參考站的溫度突然降低，之后又逐漸回升；但氣溫整體保持一致。

從云陽站與萬州、巫溪站的最高溫度變化數據得知，1974 年—1998 年，云陽站與萬州、巫溪站的最高溫度趨勢基本一致，總體趨勢為3個站的最高溫度隨時間變化略有升高。1978 年以前，3 個站點年最低溫度均在0℃以下。1978 年—2017 年，3站的最低溫度變化跌宕起伏，但總體趨勢穩定。

3.2 風速趨勢分析

氣象學里面定義風是由于空氣水平流動而形成，地面風是指距地面10～12 m 風桿上所測的風向、風速。在同一天氣形勢下，地面摩擦是影響地面風的主要因子。據歷年平均風速數據，云陽站、萬州站、巫溪站的年平均風速呈下降趨勢。2013 年—2017 年，3 站的風速開始有增大趨勢。而云陽站自2002 年遷站后，年平均風速基本在1.2 m/s 徘徊趨于穩定，而2個參考站的風速有增大趨勢。

3.3 相對濕度趨勢分析

空氣的干濕程度與水汽含量直接相關，其變化在一定程度上可表征天氣變化。從數值上看，云陽站、巫溪站1974年—2017年年平均相對濕度有升高趨勢，而萬州站的年平均相對濕度有下降趨勢。遷站前云陽站的年平均相對濕度數值一直介于萬州站、巫溪站之間。2002年遷站后云陽站的年平均相對濕度略有升高，與萬州站相近。

4 均一化檢驗

4.1 云陽站遷站前后T檢驗

項目中對云陽站1974 年—2017 年的年平均溫度、濕度、雨量等進行滑動T檢驗的分析，在使用這一方法時，采取滑動的辦法連續設置基準點，依次得到計算統計量，同時給定顯著性水平α=0.01。

利用上述方法和Matlab 工具可得知，1974 年—2017 年，云陽站的平均溫度、年最高溫度、年最低溫度、T 統計量均未超出顯著性水平，說明云陽遷站前后平并突變點。單純從T檢驗的結論來看，1974 年—2017 年，云陽站的年溫度要素相對穩定，遷站并未影響云陽站溫度要素的連續性。1974年—2017年，云陽站年平均風速和年降水量都未出現突變點，2個要素的趨勢相對穩定，并且起伏相對穩定，同時1974 年—2017年年平均風速和年降水量均未出現突變點。

4.2 云陽站遷站前后M-K檢驗

利用滑動T 檢驗對云陽站平均溫度進行檢驗，但T 檢驗為單一檢驗，存在誤差。為更好地檢驗云陽站資料的均一性，同時采用M-K 檢驗對測站的溫度突變進行檢驗。M-K檢驗假定了隨機變量的分布，其優點是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數異常值的干擾，更適用于類型變量和順序變量，計算也比較簡單。

運用M-K 檢驗原理和Matlab 工具，對云陽站1973 年和2017 年的氣溫資料進行非參數統計檢驗，給定顯著性水平α=0.01，那么臨界值±1.9，最后繪制UF、UB這2個統計量序列曲線，顯示出云陽站平均氣溫在20 世紀80 年代中期出現突變。同時，UF 曲線顯現，20 世紀80 年代中期后，云陽站氣溫下降趨勢明顯。這與馬振鋒等得出的近40 a 西南地區的氣候變化事實結論吻合。從云陽站降水量的M-K 曲線得知，UF 曲線在80 年后期出現明顯的減少趨勢，到20 世紀初期云陽站的年降水量又有了一定的上升。

5 結語

云陽站遷站前后趨勢基本與參考站（巫溪、萬州）趨勢基本保持一致。只是數值上，云陽遷站后年平均溫度與兩個參考站相比有所升高趨勢，并且出現了年平均溫度高于萬州站的現象。年最低溫度和最高溫度變化不明顯。

根據年數據分析，云陽站遷站后最高溫度、最低溫度略有升高（1℃以內），年平均濕度升高2%、年平均降水量增多79 mm，氣壓下降10 hPa。

遷站后云陽站月平均溫度有增減變化均在1℃以內。春夏季月平均溫度遷站后略低，而秋冬季略偏高。而月最高溫度和月最低溫度遷站后，整體略有升高，特別是3月的平均最高溫度升高近3℃。

云陽站的T 檢驗可以得到，云陽遷站前后主要氣象要素并無明顯差異。M-K 檢驗說明20 世紀80 年代中期后，云陽站氣溫下降趨勢明顯。總體來看，云陽站1974 年—2017 年并未出現氣象要素不連續的現象。