织金国家基本气象站环境变化影响分析

潘徐燕，白 慧，李 霄，吴兴洋，龙 俐

(贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002)

织金国家基本气象站环境变化影响分析

潘徐燕，白 慧，李 霄，吴兴洋，龙 俐

(贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002)

该文对1961—2009年织金站现址的气温、降水和风速作趋势突变分析，通过与对比站相同气象要素比较，分析织金站现址气象探测环境的改变对气象要素的影响，并对其影响进行了订正，同时给出了新址各要素的参考序列。

织金;环境变化;气温;降水;风速;影响

1 引言

织金国家基本气象站始建于1957年12月，位于织金县北门郊外。现址为织金县城关镇金北路58 号(区站号：57805，经度：105°46'E，纬度：26°41'N，观测场海拔高度1 319.3 m，气压传感器感应部分海拔高度1 320.8 m)。1958年1月1日正式开始气象观测，目前承担着地面气象观测、农业气象观测和天气报、补充天气报、航空报、危险报、重要天气报、气象旬(月)报、雨量报等测报任务。

织金县气象站现址开始工作时，四周为农田，地势平坦，视野开阔，土壤质地为黄壤土。1979年后，气象探测环境逐步遭到破坏，首先是观测场北面，而后东面、南面和西面相继建成居民楼。2004年，由于该站拟进行整体搬迁，该站对探测环境的保护不重视，没有对四周建筑物进行控制，现址周边逐渐建造起住宅小区，对观测场形成包围，其中6层楼以上的居民楼增多，气象探测环境急剧恶化，2007年7月探测环境评分为59.9分，导致其主要气象要素的代表性受到影响。因此分析织金站现址气象探测环境的改变对气象要素的影响，并对其影响进行订正，同时给出新址各要素的参考序列是迁站的必备工作。

织金站拟迁新址位于织金县金北社区下寨谌家大坡，位于现址东北偏北方812 m处，海拔高度1 351.2 m。该地东面为城郊、南面和西面的盆地为织金县城区，四周障碍物最大遮挡仰角为9.4°，日出方向的最大遮挡仰角为6.5°，日落方向的最大遮挡仰角为6.2°，周围无任何人为障碍物，无电磁干扰源，无污染源，地势平坦且相对较高，视野开阔，符合气象探测环境要求。拟迁新址与现址建站初期土壤质地、植被以及农作物基本一致，处于当地主导风向的上风方，四周均为国家基本农田，地形地貌能反映本地大范围的气候特征，具有良好的代表性。新址与现址在同一气候区内，资料的代表性、准确性和比较性将会比现址有很大的改善。

2 现址基本要素变化情况分析

织金站1961—2009年平均气温为14.2℃，呈上升趋势。上升趋势最为明显的时段是从20世纪90年代初至今(图1)。

图1 织金站1961—2009年平均气温变化图

织金站1961—2009年平均降水量为1 399.3 mm，略呈下降趋势。从20世纪80年代末开始降水量的震荡频率变弱(图2)。

织金站1961—2009年平均风速为2.0 m/s，呈明显下降趋势，在20世纪90年代初开始风速明显变小(图3)。20世纪90年代开始，由于探测环境逐渐遭受破坏，风速明显减小。多年间盛行风向为NE，频率为18%。1990开始，观测环境北面出现影响探测环境的建筑物，其盛行风以静风居多，次为南风，2006年后，观测环境西北面又出现新建筑物，对探测环境的影响更大，此后，该站盛行风向变为ENE。

3 现址探测环境小环境分析

3.1 织金现址气温、风速的突变分析

从上节的织金站现址基本要素年变化情况分析中得知，在20世纪90年代初气象资料发生了变化，尤其是气温和风速。

为了说明这一事实，采用Mann-Kendall非参数统计检验方法(简记M-K检验)［1］，对织金站1961—2009年年平均气温进行检验，以检验织金站的年平均气温是否发生突变。如图4(a)，UF线与UB线在20世纪90年代末期到21世纪初相交于信度0.05的临界值内;UF线在2004年突破临界值，并明显增大，表明气温上升趋势明显。与上节分析的气温年变化一致，即2004年前后年平均气温存在突变。

图4(b)为织金站的降水量M-K检验结果，UF线和UB线在信度0.05的临界值内有交点，但是UF线没有突破临界值，表明降水量的变化不明显。与上节分析降水量的年变化一致，变化趋势不明显。

图4(c)为织金站的风速M-K检验结果，UF线和UB线在1998年相交于信度0.05的临界值内;UF线在2001年突破临界值，并明显减小，表明风速的减小趋势明显。与上节分析的风速年变化一致，在21世纪初前后有突变发生。

织金站气温在突变后比突变前上升了0.6℃，降水量减少了38.3 mm，风速减小了0.7m/s。即以上3个要素发生了较大的变化。初步认为是探测环境被破坏影响了数据的代表性。

图4 织金站1961—2009年年平均气温(a)、降水量(b)、风速(c)M-K检验

3.2 对比站气温、风速的突变分析(M-K检验)

上述变化也可能是因为气候变化本身影响所致，为了剔除气候变化影响，进一步验证上述事实，选用周边台站的资料进行对比分析。对比站挑选的标准是：在现址工作时间较长;现址探测环境评分较高;与织金站距离较近，海拔高度相差在100 m以内，同属一个气候区域内。在此标准下挑选了六枝、普定、清镇国家一般站。上述3个站与织金站水平距离较近，海拔高度相差不到100m，均在一个气候区内，3个站探测环境均较好，在现址具有较长的时间序列，对比站的情况如表1。

表1 对比分析台站基本信息

3.2.1 对比站年平均气温的突变对比分析 如图5，六枝、普定、清镇站1961—2009年年平均气温的M-K检验都表明在20世纪90年代末出现突变，并明显增大，均在21世纪初突破0.05检验的临界值。

图5 六枝站(a)、普定站(b)、清镇站(c)1961—2009年年平均气温M-K检验

织金、六枝、普定和清镇站在1961—2009年期间，气温在21世纪前后，对比增加了0.4～0.7℃。用3个对比站来拟合织金1961—2009年年平均气温，得拟合方程 y=0．73+0．31x1+0．11x2+0．51 x3，x1代表六枝，x2代表普定，x3代表清镇，y代表织金。把2001—2009年六枝、普定和清镇的年平均气温带入方程，得织金2001—2009年年平均气温y=14.6℃，与实际值14.7℃相差0.1℃。

3.2.2 年平均风速的突变对比分析 六枝、普定、清镇站1961—2009年年平均风速的M-K检验都表明在21世纪初及以后织金风速发生明显变小的时期，3个站年平均风速均无明显变化，见图6。

图6 六枝站(a)、普定站(b)、清镇站(c)1961—2009年年平均风速M-K检验

织金、六枝、普定和清镇站在1961—2009年期间，织金、六枝和清镇站年平均风速在21世纪后比21世纪前减小了0.4～0.7m/s;普定站年平均风速在21世纪后比21世纪前增加了0.3m/s。用3个对比站来拟合织金1961-2009年年平均风速，得拟合方程 y=0．14-0．09x1+0．12x2+0．76x3，x1代表六枝，x2代表普定，x3代表清镇，y代表织金。把2001—2009年六枝、普定和清镇的年平均风速带入方程，得织金2001—2009年年平均风速y=1.7m/s，与实际值2.1 m/s相差0.4 m/s。

通过以上对比分析，织金站与六枝、普定和清镇站的年平均气温、年平均风速在21世纪初出现突变，降水量变化不大。

4站年平均气温在21世纪初呈明显增暖趋势，与北半球近10 a气温增暖一致，并且用六枝、普定和清镇3个站气温拟合织金气温的数值结果与观测值相差较小;表明年平均气温应受气候本身变化的影响比台站现址观测环境受到破坏的影响大。

4站年平均风速在21世纪初变化不尽相同，织金站出现明显的减小趋势，六枝、普定和清镇的变化趋势不明显;并且用六枝、普定和清镇3站风速拟合织金风速的数值与观测值相差较大;表明该站现址平均风速受观测环境被破坏的影响比受气候本身变化的影响大。

4 新址参考序列

利用3个参考站资料，采用反距离加权空间插值法，对织金新址的气温、降水、风速进行插值。

根据所选3个参考台站与织金新址空间位置关系得到新址各要素的插值公式为：

将1961—2009年3个参考站逐年气温、降水量、风速资料代入上式，得到新址插值后的年平均气温、年降水总量和年平均风速资料。以下对新址资料与现址资料的这3个要素进行分析。

从气温序列上看(图7)，1961—2000年新址插值曲线与现址实测值基本吻合，2001年以后，现址温度明显升高，与北半球近10 a气温增暖一致。而拟迁新址位于远郊，远离城区，受城市热岛效应影响小，气温将比现址偏低。对比 1961—2000与2001—2009年二者的差值，将插值结果进行订正，得到新址对现址订正幅度为-0.1℃(表2)。

新址与现址年降水量变化较为一致，新址启用后对年降水量影响不大(图略)。

从现址与新址年平均风速变化对比图来看，新址由于对风的遮挡小，新址风速将有所增大(图8)。新址年均风速较旧址将增大0.5m/s。

从表2看两者二个要素相关系数通过了0.01的信度检验。

5 结论

①1961—2009年织金站现址的气温、降水和风速作趋势突变分析得到，在20世纪90年代初年平均风速发生显著突变，并减小;在21世纪初年平均气温发生显著突变，并增暖;降水突变趋势不明显。选取六枝、普定和清镇站为对比站对织金突变后的气温和风速进行拟合，得到织金现址气温的突变受气候本身变化的影响较大;织金现址的风速突变受探测环境改变的影响较大。

表2 织金站现址和新址对比分析

②通过与六枝、普定、清镇3个参考站的对比，从2001后织金站气温升幅偏高，在资料使用上建议年平均气温订正值为-0.1℃;从2001年开始，风速偏小，建议在资料使用上，年平均风速订正值为+0.5m/s;对雨量影响不大，不进行订正。

③拟迁新址位于贵州省织金县金北社区下寨谌家大坡，位于现址东北偏北方812 m处，该地远离城区，地势平坦且相对较高，视野开阔，处于该市主导风向的上风方，四周均为国家基本农田，土壤性质为沙壤土，地形地貌能反映本地大范围的气候特征。新址周边没有对气象探测有影响的源体，与现址在同一气候区内，资料的代表性、准确性和比较性将比原址有很大的改善。

④拟迁新址与最近基本站—黔西站间距为现址与黔西站间距的98.9%，满足国家局要求与周边国家基本气象站的最小间距大于现址的85%的原则。故新址对现址环境被破坏前的资料具有很好的延续性。能够满足国家、区域以及本省气候评估业务、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的需要。

［1］ 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术［M］.北京：气象出版社，2007.

［2］ 黄嘉佑.气象统计分析与预报方法［M］.北京：气象出版社，2004.

P411

B

1003-6598(2011)02-0033-04

2011-01-17

潘徐燕(1965-)，女(侗族)，工程师，主要从事气候应用工作。