镇宁台站迁移对气温均一性的影响分析

韦 绮 吴哲红 徐良军郑奎束

（1镇宁自治县气象局，贵州镇宁 561200；2安顺市气象局，贵州安顺 561000）

气候资料序列非均一性检验和订正，是近代气候变化研究的基础[1]。国内外专家在这方面做了许多研究工作，并取得了重大进展[2-5]。随着经济社会的发展，很多地面观测气象站周边的探测环境被严重破坏，已不能满足《地面气象观测规范》[6]中对气象观测站周围环境的要求，严重影响气象观测记录的代表性、准确性、比较性。周建平等[7]分析了台站迁移对平均气温序列均一性的影响，结果表明，950次迁移中有235次迁移前后年平均温度差异显著，有237次年平均温度的均一性受到迁移影响。石 艳等[8]以安顺地面观测站为例，对气温要素进行了统计学检验，表明台站迁移是对气象要素的非均一性影响最大的因素，尤其对于温度观测序列的均一性带来的影响非常明显，这种影响会对预报服务工作造成不利影响[9-13]。本文通过对镇宁迁站前后10年的气温资料进行分析，以相关系数较大的相似站点作为对照站，对近20年的气温变化做线性趋势、M-K检验、滑动t检验，以研究台站迁移对气温均一性的影响。

1 资料与方法

选取镇宁台站迁移前后10年（2000—2019年）周边未迁移的10个站点，根据镇宁站迁站前后平均值变化较大的因子分别作迁站前、迁站后及迁站前后20年相关分析，找出最相似的站点，作为对照站，分别对近20年要素的变化做趋势分析和突变检验，利用Excel和DPS统计系统[14]，分别采用线性趋势分析、滑动t检验和M-K检验，对迁站前后变化较大的要素进行检验，进而判断正常的气候变化和迁站带来的非均一性虚假气候变化。镇宁站与对照站同时出现的气候趋势和突变认定为气候变化，对照站未出现只有镇宁站在迁站后出现的明显变化趋势和突变我们认定为迁站所带来的非均一性影响。

2 镇宁台站迁移前后情况简介及迁站前后气温要素比较

镇宁国家气象观测站新址于2010年1月1日正式投入业务运行。迁站后新址的海拔高度略降低20 m左右，分别较偏北和偏西移0.01′，距中心城区较远，四周较为开阔。

整体迁站前后平均气温并未发生明显变化，迁站后海拔降低了23m，年平均气温反而降低了0.1℃，而极端最低气温降低了0.8℃；＞30℃高温日数和＜0℃低温日数明显高于旧址，分别增加了1.1 d和0.7 d。说明迁站后气温变化主要表现在年极端最低气温以及高温和低温日数的变化方面，这些变化是真实的气候变化还是由于台站迁移产生的非均一性的情况，需要做进一步分析。

3 对照站的选取

为分析迁站前后气温要素变化情况是否为真实的气候变化，选取2000—2019年这20年间镇宁站周边未迁过站的10个站点与镇宁站在迁站前后进行相关性比较，针对极端最低气温、＞30℃以上日数、＜0℃以下日数这3个气象要素，选取相关性最好的站点作为对照站，分别是六枝站、平坝站、紫云站。

4 镇宁站和对照站的气候变化趋势分析

对突变的检验最好使用多种方法进行比较，指定严格显著性水平[15]。本文使用最小二乘法线性趋势、滑动t检验（n=5）和Mann-Kendall法对镇宁站及对照站进行检验，均设置95%信度。

4.1 极端最低气温变化趋势

线性趋势表明，镇宁站近20年极端最低气温变化趋势与对照站相反，镇宁站为降低趋势，对照站一致为升高趋势。

由图1（a）可以看出，镇宁站M-K趋势曲线在2012年之前UF＞0，为明显升高趋势，超过95%信度，2013年左右开始下降，下降趋势不明显，没有超过信度。滑动t检验表明，2007—2011年均明显升高，超过信度，之后开始下降。综合分析表明，镇宁站在迁站以前极端最低气温呈明显升高趋势，迁站后即转为下降趋势。

平坝站M-K趋势表明，2005—2014年极端最低气温UF＞0，一直呈弱的上升趋势，但没有超过信度；滑动t检验表明，2007—2013年均为升高趋势，之后略下降，但一直未超过信度。紫云站M-K趋势显示UF持续＞0，升高趋势超过信度，UF和UB在2003年相交，表明2003年之后最低气温升高趋势突变的可能性大；滑动t检验表明，2007—2013年持续升高，没有超过信度，之后略微下降，难以判断是否出现突变。

六枝站M-K趋势曲线与平坝站相似，一直为弱上升趋势，未超过信度；滑动t检验表明，2007—2013年为弱上升趋势，未超过信度，之后略下降。

综合M-K检验、滑动t检验以及镇宁站及对照站的线性趋势分析，此区域极端最低气温在2007—2013年都为升高趋势的可能性大，镇宁站2010年出现了突变的可能性大，而紫云站是否出现突变难以判断，只有镇宁站在迁站后出现了下降趋势，其余站并未出现。因此，这有可能是迁站带来的非气候性变化。

4.2 ＞30℃变化趋势

极端最高气温＞30℃日数代表了出现较高气温的概率，线性趋势表明，镇宁站和所有对照站都为增加的趋势。由图2（a）可知，镇宁站M-K趋势显示，2001年后UF均＞0，为明显的增加趋势，超过了阈值，而滑动t检验从2010年开始由减少转为增加，超过了阈值，突变点大致在2010年，正是迁站的一年从减少变成了增加，并发生突变。

紫云站M-K趋势表明，2000年后一直为增加的趋势，UF超过了阈值并发生了突变，交点在2000年；滑动t检验从2010年左右开始增加超过阈值，显示发生突变，与镇宁站很相似。

平坝站M-K检验一直呈现增加的趋势，2001年和2008年分别有1个交点，判断突变较为勉强；而滑动t检验显示2007—2013年＜0，没有超过阈值，因而平坝站的趋势不易判断。六枝站M-K检验呈现持续增加的趋势，接近信度，但未超过；滑动t检验显示2008—2011年一直＜0，没有超过阈值。

综合线性趋势、M-K检验、滑动t检验，2010年以后＞30℃日数增加趋势比较可信，而造成这种变化趋势更大的原因可能是气候变化。

4.3 ＜0℃日数变化趋势

极端最低气温＜0℃日数表示出现低温的概率，线性趋势表明，镇宁站近20年为弱增加趋势，而对照站均为弱减少趋势。镇宁站M-K检验：2009—2010年之后增加但不显著，UF均＞0，但没有突破阈值；滑动t检验也显示在2012年左右增加但没有超过阈值，因而判断未发生突变，见图 3（a）、（b）。

紫云站M-K检验显示在此20年之间UF在0值上下波动较为频繁但没有超过阈值，显示没有明显的增加或减少趋势，也没有突变，滑动t检验显示，2012年左右逐步增加但未超过阈值，判断未发生突变。

平坝站M-K检验显示，2004—2018年UF均＞0，在2012年UF达到阈值，显示增加的趋势达到了信度，起始点大约在2001年，2018年以后UF＜0，显示低温日数开始减少；滑动t检验也表明，2011年由减少开始增加，并在2013—2014年超过阈值，判断出现了突变。因此，平坝站2012年以后明显增加的趋势较为可信。六枝站M-K检验与紫云站类似，同样在0值附近没有超过阈值，显示没有明显的变化，也没有突变；滑动t检验显示2012年以后＞0但未达信度，判断低温日数增加但未突变。

综合分析：＜0℃日数在此区域比较可信的变化是镇宁站和对照站2012年以后都有从减少到增加的趋势，平坝站可以判断增加趋势较为明显，出现了突变；尽管镇宁站和对照站线性趋势相反，然而MK检验和滑动t检验的结果表明，有可能迁站后低温日数的变化趋势发生变化是真实的气候变化。

5 结语

镇宁迁站给极端最低气温带来了真实气候变化以外的非均一性变化，但＞30℃日数和＜0℃日数的变化却有可能是真实的区域性气候变化。

迁站带来的气象要素非均一性非常复杂，迁站要谨慎，做好对比观测，尽量保留城市站，以便保持气象要素的延续性，避免在气候变化研究中出现偏差。

综上所述，应该加大观测台站环境保护，尽力避免频繁搬迁。确需搬迁的话，建议在原址尽力保留自动站，以保证气象要素的延续性。