四川若尔盖高寒湿地生态站2022 年梯度气象观测数据集

曹永强, 胡健1,*, 黄秋成1,, 张伟1,, 雷俊锋1,, 汪辉1,, 陈有军1,,周青平1,

1.西南民族大学，四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站，成都 610041

2.西南民族大学，青藏高原研究院，成都 610041

引 言

青藏高原被誉为“中华水塔”，其生态地位非常重要且独特。作为国家重要的生态屏障，它在维护国家安全方面具有不可替代的战略地位[1]。青藏高原东缘部的若尔盖高原，其高寒湿地的面积约为13.3×106hm2，是青藏高原最重要的植被类型，在水源涵养、农牧业发展以及生物多样性维持方面具有深远意义[2]。气象数据不仅是科学研究中不可或缺的基础性背景数据，也是国家和地方应对气候变化必须参考的重要数据资料[3]。在若尔盖高原典型高寒湿地开展定位气象监测，获取区域尺度下的气象数据，分析气候变化对湿地生态系统的影响，为该区域的农业、畜牧业以及湿地的管理提供了科学的理论依据，更能提升气象预报和区域防灾减灾能力[4]。

四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站（简称“若尔盖站”）[5]，在2021 年10月正式成为国家野外科学观测研究站（National Ecosystem Research Network of China，CNERN）重要成员之一，属于国内当前唯一的高寒湿地生态站，以典型高寒湿地和草原为研究对象，以在全球变化与人类活动的影响背景下，典型高原湿地和草原生态系统的演替与反馈为主要观测研究内容。若尔盖高原分布有研究站5 所，与其所对应的观测样地有17 处，而若尔盖站架设了若尔盖高原上唯一的梯度气象观测场（2 m、6 m、12 m、16 m、20 m）。梯度气象观测场是一个综合探测系统，集多层、多参量观测系统于一体，实现一定高度内的风温湿梯度信号参量的综合自动观测。例如，甘肃金塔站架设的气象梯度观测站（10 m、30 m、50 m、75 m、100 m），对监测到的风温湿等气象因子进行数据分析，可以得到局地气候的一般性规律，根据此规律可以为气象预报提供准确、可靠的依据，为当地农业的发展起到了积极、重要的作用[6]。若尔盖站的垂直梯度气象观测场可以收集青藏高原东缘的气象因子基础数据，通过对其进行分析和挖掘，可以更好地了解若尔盖高原的气候变化以及环境影响，并为保护典型高寒湿地的生态环境、农牧业发展提供科学依据和技术手段[7]。

为体现数据共享理念、挖掘数据潜在价值，若尔盖站公开发表2022 年梯度气象观测场的气象数据。本数据集整理了2022 年若尔盖站的梯度气象观测数据24 项气象指标，共计8760 条日尺度数据，具体包括距离地面2 m 的大气压、降水、总辐射、光合有效辐射，距离地面2 m、6 m、12 m、16 m、20 m 高度的空气温度、相对湿度、风速以及20 cm、40 cm、60 cm、100 cm、150 cm 土层的土壤温度等，以期为若尔盖高原生态环境保护、揭示高原大气环境变化规律及科学研究提供数据支撑，从而更好地为生态系统功能服务。

1 数据采集和处理方法

1.1 数据采集样地描述

若尔盖站（32°49′51″N, 102°35′1″E, 3484 m）位于青藏高原东缘部（图1），该区域属于亚寒带亚湿润气候区，是国内最大的高寒沼泽湿地区，也是国家重点的水源涵养功能区和生物多样性热点区。从区域和生态系统代表性上看，若尔盖站位于若尔盖高原上，该高原属于黄河流域白河一级支流的流域，在这个区域内广泛分布着典型的高寒草甸和湿地生态系统。在印度洋西南季风以及太平洋东南季风的共同作用下，该区域降水较为充沛（年均降水量749.1 mm），年均气温为1.4 ℃，年均日照时数为2158.7 小时，80%集中在5–8 月，年均降雪日数为76 天。冷暖季节分明，水热同期，雨季主要集中在5–10 月，剩余月份降水量仅占全年降水量10%[8-11]。

图1 若尔盖高原及站点位置图Figure 1 Zoige Plateau and the site location

若尔盖站梯度气象观测场（25 m×25 m）于2021 年9 月建立在站内1 km 典型的高寒草甸生态系统内（32.83°N, 102.57°E, 3484 m）。研究区附近植被发育十分繁茂，分布均匀，植被以高寒草甸为主，土壤类型以泥炭土、亚高山及高寒草甸土为主，由于受到长期气候和人为因素（人工种植高山柳）的共同作用，植被多为莎草科（蒿草属Kobresia和苔草属Carex）、禾本科和多种双子叶草本或灌木植物组成的高寒草甸[8,12]。

1.2 数据采集方法

数据均来自WS3000 自动观测监测系统每日采集的气象监测数据，具体的观测仪器及型号、仪器制造商及数据采集器等相关信息详见表1。若尔盖站气象数据观测高度见表2（所有数据均为数字型），2022 年1 月1 日至2022 年8 月15 日气象要素的原始数据采样频率30 min，储存于CR1000中，导出原始数据；8 月15 日之后为1 min，储存于CR1000 中，导出原始数据后，计算其30 min的平均值储存在新建的Excel 表中。野外观测数据的缺失在气象监测中是一种常见情况，可能是由于梯度观测仪器本身的稳定性和异常天气等不可控因素导致。为了填补缺失的数据，进行数据插补是非常有必要的，对于短时间（小于2 小时）缺失的常规气象数据，采用线性内插法进行插补；对于长时间缺失的气象监测数据，基于若尔盖站的自动小型气象站同期的观测资料进行插补。

表1 若尔盖站梯度气象观测项目所用分析仪相关信息Table 1 Relevant information of the analyzers used for the gradient meteorological observation project at Zoige Station

表2 若尔盖站日尺度梯度观测气象指标数据集表单内容Table 2 Daily-scale gradient observation meteorological index form content of Zoige Station

2 数据样本描述

2.1 数据集与数据量

本数据集是若尔盖站2022 年1 月1 日–12 月31 日的日尺度数据集，总数据量530 KB，总条数8760，由24 个表单组成，每个表单对应一个逐日观测要素（共365 日）。

2.2 数据文件示例

以2022 年若尔盖站1 月1 日梯度气象观测的气象要素数据表头说明（表2），所有气象要素均以数字型形式表示。

3 数据质量控制和评估

为满足生态系统研究的需要，避免减少出现数据缺失和记录异常的现象，若尔盖站气象数据管理包括对传感器和探头的检查和维护，以及对观测数据的保存、整理、分析和统计。工作人员需要对数据进行多方面的数据质量控制，以便获取高质量的气象数据。2022 年10 月12 日12 m 空气温度由于仪器问题而出现异常，因此剔除，这一部分缺失占全部数据的0.35%，但通过若尔盖站其他小型气象站（CR3000 点将科技）进行了插补。总体上，本数据集完整度较高。表3 为气象数据质量控制和评估方法[13-15]。

表3 若尔盖站气象数据质量控制和评估方法Table 3 Methods for quality control and evaluation of meteorological data at Zoige Station

4 数据价值

青藏高原是全球气候变化最为敏感的一个地区，是陆地生态系统对气候变化反馈和调节过程的典型地带[16-17]，梯度气象观测是测量大气中的温度、湿度和风速等物理量随垂直高度的变化方法与技术[18-19]。通过在若尔盖高原架设梯度气象观测不同高度的气象数据，可以很好地了解大气中的温度、湿度和风速等参数的变化规律，从而更好地了解所在区域的天气现象和气候变化[20]。本数据集真实可靠且与其他野外站气象数据格式统一，具有良好的参考价值。常规气象要素的高质量观测，可以更好地让农、牧、草等相关领域的研究者了解当地的气候、地形、土壤以及植被特征的基础。

数据作者分工职责

曹永强（1997—），男，甘肃人，硕士生，研究方向为湿地恢复生态学。主要承担工作：数据整理、分析与论文撰写。

胡健（1990—），男，四川人，博士，副研究员，研究方向脆弱生态系统保护与修复研究。主要承担工作：数据收集与管理。

黄秋成（1998—），男，江苏人，工程师，研究方向气象观测。主要承担工作：数据整理和质量控制。

张伟（1994—），男，内蒙古人，硕士，研究方向牧草栽培与育种。主要承担工作：数据采集与处理。

雷俊锋（1997—），男，四川人，硕士，研究方向湿地水环境观测。主要承担任务：数据质量分析。

汪辉（1989—），男，河南人，博士，助理研究员，研究方向草类育种与种子科学。主要承担工作：数据监测与质量控制。

陈有军（1984—），男，甘肃人，博士，助理研究员，研究方向牧草栽培与育种。主要承担工作：数据管理与统筹。

周青平（1962—），男，甘肃人，博士，研究员，研究方向牧草栽培与育种。主要承担工作：数据管理与统筹。