五峰国家基本气象站站址迁移气象要素分析

张子明 张盛超 王 弯 彭士明 杨如勇

（1.湖北省五峰县气象局，湖北 五峰 443400；2.湖北省当阳市气象局，湖北 当阳 444100；3.湖北省枝江市气象局，湖北 枝江 443200）

1.引言

随着五峰区域经济、社会的快速发展，使得城镇区域面积不断扩大、工矿企业增加、人口增多等，造成县城路面硬化面积逐步增大，各工矿企业对能源的需求增多，造成大气中污染物增多，煤燃烧、汽车尾气、工业废气等排放的粉尘及温室气体对大气下垫面造成重要影响。经济社会的发展造成气象探测环境受到破坏，现址从城郊变成城区，探测环境不能满足当前探测需求，气象资料“三性”受到影响。本文通过对五峰国家基本气象站的平均气温、相对湿度、降水量、风速气象要素进行区域性和均一性分析，揭示与周边气象站的气象要素变化特征，气象资料受探测环境变化影响特征分析，为迁址提供科学依据。

2.资料及分析方法

选取五峰站周边200km 范围内未迁址，气象探测环境属于二类的石门、巴东、鹤峰站作为参考站，考虑资料的完整性和一致性，选取其三站1966-2015 年的逐年平均气温、降水量、相对湿度、风（2min 平均）的观测资料取平均值形成资料序列，采取差值比较、趋势比较法分析该站资料与参考站资料的区域一致性；计算参考站平均气温、降水量、相对湿度、风（2min 平均）与五峰站的相关系数进行均一性分析。

3.五峰站观测资料序列区域一致性和均一性分析

3.1 五峰站观测资料序列区域一致性分析

3.1.1 差值比较

计算五峰站年平均气温、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=五峰站的值-参考站序列的值），比较分析结果如下：

（1）气温

由图1 可以看出，五峰站与参考站的年平均气温差值呈负距平波动，变化范围在-3.6 至-1.9℃之间。1994 年迁站之后的差值明显低于迁站前，从2000 年以后开始差值又呈下降，之后呈波动上升状态。由此表明五峰站与参考站的年平均气温序列自90 年代初开始变化不一致，而五峰站探测环境的变化也主要从90 年代初开始，因此导致五峰站与参考站气温一致性较差的原因主要是迁站引起的。

（2）降水

由图2 可以看出，五峰站与参考站的年降水量差值序列也呈现波动变化，其变化趋势与气温的变化趋势一致，五峰站气温较参考站气温偏低，其降水量大部分年份偏多。

（3）相对湿度

由图3 可以看出，五峰站与参考站的年平均相对湿度差值在1994 年迁站前基本呈正距平波动，且波动不大。从2000年以后波动幅度较大，2006-2010年呈负距平波动，尤以2005 年～2006 年经历了先急剧减小后急剧上升的现象，初步分析很可能受现址城市化的影响所致，而且随着城市的规模不断扩大减小幅度加大。

图3 五峰站与参考站年平均相对湿度差值变化图

（4）风速

五峰站年平均风速基本小于参考站的年平均风速，1994 年迁站前五峰站年平均风速较参考站的年平均风速差值在-0.7到0.1之间，上世纪80年开始呈波动下降状态，这可能与城市建设的发展导致周边探测环境改变有关。

3.1.2 趋势比较

对五峰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

五峰站与参考站气温随时间变化均为上升趋势，增温速率均约为0.573℃/10a、0.128℃/10a，1994 年之前五峰站与参考站趋势线和逐年变化曲线均基本重合，五峰站气温区域一致性好；1994 年后五峰站气温上升趋势明显大于参考站，区域一致性开始变差。

（2）降水

五峰站年降水序列线性趋势平稳，呈增加趋势，增加速率为7.56mm/10a，参考站降水也呈增加趋势，增加速率为3.78mm/10a，但二者增加速率不一致。由于降水具有局地性特点，二者的非一致性有其合理性，可以认为基本一致。

（3）相对湿度

五峰站与参考站相对湿度随时间变化均为增加趋势，增加速率分别为0.38/10a、0.263/10a，随时间推移线性趋势差异基本相近，表明五峰站现址与参考站区域一致性较好。

（4）风速

五峰站风速序列呈线性减少趋势，为0.077/10a(m/s)，参考站风速随时间变化也呈减小趋势，减小速率为0.102/10a(m/s)，二者的变化趋势一致，随着时间的推移二者之间的差异呈变小趋势，表明五峰站与参考站区域一致性变差。

4.结语

4.1 根据差值比较和趋势比较两种方法的分析结果均表明，气温在1994 年前区域一致性好，受迁站引起的探测环境城的影响，区域一致性开始变差；风速区域一致性变差；相对湿度和降水一致性均较好。

4.2 均一性总体状况按平均气温、降水量、平均相对湿度、平均风速（2 分钟）4 个要素的分类情况进行综合分析，若其中两个要素达到3 类或4 类标准，则认为该台站序列均一性较差；反之，均一性较好。

综上所述，五峰站现址观测资料完整性较好，1994年后台站探测环境受到变化影响，现址观测资料区域一致性较差，其观测资料的代表性、准确性、比较性受到较大影响，可以考虑迁站。新址探测环境受城市化影响较少，其观测资料的区域一致性将增强，并可对观测资料进行进一步订正，从而满足气象业务服务需求，为当地精细化气象服务需求提供科学依据。