气象观测站站址迁移观测资料连续性浅析

气象观测站站址迁移观测资料连续性浅析

郗兴文 1 郗晨 1 商玉荣 1 路正文 1 刘兆芳 1

1.山东省聊城市气象局 邮编 252000

摘要：从气象探测环境与站网布局、观测资料连续性几个方面进行综合分析，得出站迁至新址，气象探测环境将得到改善，有利于得到长期保护，其观测资料的区域一致性将有所改善，能够满足气象业务服务需求。

关键词：气象观测站 迁移 分析

结合聊城国家气象观测站的迁移，对气象观测站的站网布局、观测资料连续性等方面进行综合分析。聊城国家气象观测站(经度115°58′E,纬度36°25′N，观测场拔海高度33.0米，以下简称“聊城站”)现址位于聊城市湖南路凤凰苑农业科技园内。

1聊城站现址及迁址后的基本情况

聊城站于2003年7月1迁至现址，地形为平原，土壤为沙壤土。观测场周围主要为树木围绕，北部为成排槐树，视宽角28.9°；北至东北部为气象科普馆和龙湾居民区住宅楼，视宽角23.1°；东北至东南为凤凰苑的核桃树，视宽角90.0°；东南至西南为杨树和其他树木，视宽角90.0°；西南至北部为柳树及其他树木，视宽角135.0°。

聊城站拟迁新址位于聊城市城南凤凰办事处李田路南，距离现址约8.19公里。四周视野开阔，土壤为沙壤土。800米范围内无高大建筑物,150米以内无成片林木，符合气象探测环境保护标准和要求。

对比来看，拟迁新址地形、地貌、土壤性质与现址初建站时相似，属于同一气候区，因此，拟迁新址能够代表当地区域天气气候特征。

2 聊城站观测资料序列完整性分析

对聊城站1961年以来观测的平均气温、最高气温、最低气温、降水量、平均相对湿度、平均风速（2分钟）按照月值来统计缺测率及数据缺测年月分布状况，统计结果见表1。

表1 现址观测资料完整性分类标准

对各要素的完整性进行分类评估，6个要素的缺测率均为0，各要素完整性评估结果均为序列完整，因此认为聊城站现址观测资料序列完整。

3 聊城站观测资料序列区域一致性分析

参考站选择标准如下：

（1）参考站与拟迁站距离较近，属于同一气候区。

（2）参考站观测资料序列与拟迁站序列平行年代长，迁站次数较少。

（3）参考站周边环境较好，多年来探测环境变化少，拔海高度相差较小。

（4）参考站尽量位于所在城市上风方向,以避免城市的发展对观测数据产生的影响。

聊城市地处山东省西北部，属于温带季风气候区，具有显著的季节变化和季风气候特征。综合以上4点考虑，结合聊城站具体位置及周边站气候特点，选择离聊城站距离近，资料完整且相关性好的站点作为参考站。因此，在聊城站现址周边半径为50公里左右范围内，选取莘县国家基准气候站、冠县、茌平两个国家一般站作为参考站，参考站及拟迁站的基本信息见表2。

表2 参考站与拟迁站基本信息表

由表2可见，聊城拟迁站与3个参考站年平均气温及年降水量相差不大，以上四站均处于温带大陆性季风气候区内；资料长度均达60年，各站资料均无缺测，要素序列完整性好，参考站资料序列完整；莘县站位于城市西部边缘，主导风向为南东南风，风向差为112.5度。冠县站位于城市的东南方，主导风向为南东南风，风向差为22.5度。茌平站位于城市南东南，主导风向为南东南风。因三站都属于县级城市，城市发展规模不大，对气象站的影响不大。以上各站基本满足参考站的要求。

3.1差值比较

计算聊城站年平均气温、年降水量、年平均相对湿度和年平均风速（2分钟）与参考站序列的差值，并分段计算每5年的平均差值和每10年的平均差值（差值=聊城站序列的值-参考站序列的值），比较分析结果如下:

（1）气温。聊城站与参考站的年平均气温差值自1961年以来至2019年呈波动变化，其中，1961年至2007年变化范围在-0.4℃～0.4℃，2008年至2010年变化范围为-0.6～-0.7℃，2011年至2019年变化范围-0.3～0.0℃。总之，城市化所带来的影响较明显，可以认为聊城站与参考站一致性较差。

（2）降水。聊城站与参考站的年降水量差值序列呈波动变化，最大年份差值达322.6毫米。每10年降水量差值均为正值，变幅在50mm以下。因降水具有阵性、局地性，会导致降水量差值变化，考虑每10年的差值不是很大，可以认为聊城站与参考站的年降水变化一般一致。

（3）相对湿度。聊城站与参考站的年平均相对湿度差值呈波动变化，波动范围在-3%～7%之间。2004年至2013年，每5年，每10年的年的平均相对湿度正差值有变大的趋势。可以认为，聊城站与参考站的年平均相对湿度一致性越来越差。

（4）风速。聊城站与参考站的年平均风速差值除少数年份外，均为负值。表明聊城站风速小于参考站。这与城市的发展和周边探测环境改变有关，可以认为聊城站现址受城市化影响较大，与参考站的一致性较差。

3.2趋势比较

对聊城站和参考站年平均气温、年降水量、年平均相对湿度和年平均风速（2分钟）序列分别求取线性趋势，分析结果如下:

（1）气温。聊城站与参考站气温随时间变化均为上升趋势，增温速率分别为0.08℃/10a、0.16℃/10a。聊城站与参考站的趋势线和逐年变化曲线走向规律一致，但增温速率明显不同，聊城站受到环境逐渐长高长大树木的影响，可认为一致性较差。

（2）降水。聊城站与参考站年降水序列线性趋势一致，总体呈下降趋势，聊城站为-6.37mm/10a，参考站为-14.47mm/10a。由于降水具有局地性特点，参考站降水减少速率比聊城站大有其合理性，可以认为一般一致。

（3）相对湿度。聊城站和参考站相对湿度趋势线不一致，聊城站呈上升趋势，为0.68 /10a(%)。参考站趋势呈下降趋势，为-0.13/10a(%)。聊城站现址与参考站区域一致性越来越差。

（4）风速。聊城站与参考站风速随时间变化均为减小趋势，减小速率分别为0.46/10a(m/s)、0.39/10a(m/s)。聊城站风速变化比参考站变化大，可以认为风速的区域一致性较差。

3.3综合分析

根据差值比较和趋势比较两种方法的分析结果均表明，气温、相对湿度和风速受城市化综合影响，区域一致性均较差。降水一般一致。4个要素中，聊城站现址3个要素与参考站差异较大，综合结论可认为聊城站现址观测资料区域一致性较差。

4结论

4.1气象探测环境与站网布局方面

聊城站拟迁新址位于市区南约8公里处，周围北部150米外为李田路，东部为规划的自来水厂，其他方位皆为农田，周边高大无建筑物，气象探测环境较好，且与现址属于同一气候区，能够代表当地区域天气气候特征。

拟迁新址和现址与周边最近的一般站东阿站的间距比为0.93（拟迁新址距东阿站24.9公里，现址距东阿站26.7公里），距离变化不大，迁址后站网布局合理。

4.2现址观测资料分析

通过分析，聊城站现址观测资料完整性好。受站址变动和气象探测环境变化的影响，2003年以后现址气温、相对湿度和风速区域一致性较差。现址观测资料风速的均一性较差，站址变动是影响该站现址观测资料均一性的主要原因。

4.3综合分析结果

聊城站拟迁新址与现址地处同一气候区，下垫面较为接近，水平距离近，能够代表当地区域天气气候特征。迁址后站网空间布局变化不大。站址迁移不会影响本省气候评估业务、气候预测业务、天气预报（包括数值天气预报）、灾害性天气监测预警和决策服务。

若该站迁至新址，气象探测环境将得到改善，有利于得到长期保护，其观测资料的区域一致性将有所改善，能够满足气象业务服务需求。

参考文献：1. 地面气象观测规范 气象出版社

2. 临河气象观测站迁移对气象要素的影响分析 内蒙古气象 仇巧铃

3.山西省年平均气温序列均一性检验 科技传播 宋喜柱等

作者简介：郗兴文，聊城市气象局，综合气象观测高级工程师。