云阳国家气象站迁站资料对比分析及均一化检验

曾 琛，罗烜坤，马 月，郑熊莲，况孟奇，冯小凤

（1.云阳县气象局，重庆 云阳 404500；2.宜宾市气象局，四川 宜宾 644000）

云阳站自1956年建站以来，共迁站4次，近2次迁站分别是1974 年、2002 年，1974 年从云阳县南溪镇农场鱼塘坝迁至云阳县云阳镇较场坝，2002年从云阳县云阳镇较场坝迁至双江镇天宫村三组，故旧站是指云阳镇较场坝观测场。气象台站的迁移可能直接影响观测记录的比较性和连续性，是导致气候资料序列非均一性的重要因素之一，因此迁站前后资料的对比分析对于气象资料的正确应用具有重要意义。对云阳县气象站气温、降水、风、相对湿度等主要气候要素进行分析，并对新旧站址的气温、相对湿度进行了T 检验、M—K 检验，为资料使用者提供参考。

1 观测测站环境概况及资料选取

1.1 观测站基本情况

因三峡库区搬迁较多，参考站选择较少，综合考虑本文选择与云阳站气候较为一致，未迁站的万州（57432）、巫溪（57345）作为参考站点，万州站1 km内未被破坏，巫溪站位于山顶，探测环境较好，四周无明显障碍物，简要概况见表1。

1.2 资料的选取

本文资料采用云阳旧址1974年—2001年、云阳新址2002年—2017年、万州站1974年—2017年、巫溪站1974年—2017年的平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速等资料进行对比分析。采用差值比较、趋势分析、T 检验、MK检验等统计方法对云阳迁站前后资料进行对比分析。

2 新旧站址主要气象要素差异分析

2.1 新旧站址主要气象要素年平均数据分析

气温代表大气的冷热程度，其变化能够反映局部地区环境的改变或差异。首先对迁站前后的年气温相关资料对比分析，由表2 可以看出新站观测环境变化后年平均温度偏低约0.10℃，年最高温度偏高0.97℃，年最低温度偏高约0.27℃。迁站对年平均温度值没有太大的影响，但使得温度极值略有偏高。其次亦得到迁站后年平均湿度上升约2%，年平均风速下降约0.7 m/s，年降水偏多约79 mm。

表1 迁站前后主要气象要素年平均数据对比Tab.1 The comparison of annual average data of main meteorological elements before and after station relocation

2.2 新旧站址主要气象要素月平均数据分析

迁站后，云阳站的月平均温度有高有低，但从数值上看，并无明显的偏高和偏低，均在1℃以内。春夏2 季月平均温度迁站后略低，而秋冬2 季略偏高。而月最高温度和月最低温度迁站后整体升高，特别是3 月的平均最高温度升高近3℃。7月平均相对湿度比迁站前偏少7%，其余月均偏大；年平均湿度上升2.15%。迁站前年平均风速2.0 m/s，迁站后年平均风速为1.3 m/s，迁站后年平均风速相比迁站前偏小0.7 m/s，云阳站迁站后1月—12月，月平均风速均比迁站前偏小。

3 云阳站与参考站气象要素趋势分析

3.1 气温趋势分析

据统计数据资料得知，1974年—2017年，万州、巫溪和云阳站的平均温度整体变化趋势基本保持一致，同时云阳迁站前后的年平均温度均比2 个参考站低，其中2002 年云阳迁站后相比于迁站前与参考站的温度突然降低，之后又逐渐回升；但气温整体保持一致。

从云阳站与万州、巫溪站的最高温度变化数据得知，1974 年—1998 年，云阳站与万州、巫溪站的最高温度趋势基本一致，总体趋势为3个站的最高温度随时间变化略有升高。1978 年以前，3 个站点年最低温度均在0℃以下。1978 年—2017 年，3站的最低温度变化跌宕起伏，但总体趋势稳定。

3.2 风速趋势分析

气象学里面定义风是由于空气水平流动而形成，地面风是指距地面10～12 m 风杆上所测的风向、风速。在同一天气形势下，地面摩擦是影响地面风的主要因子。据历年平均风速数据，云阳站、万州站、巫溪站的年平均风速呈下降趋势。2013 年—2017 年，3 站的风速开始有增大趋势。而云阳站自2002 年迁站后，年平均风速基本在1.2 m/s 徘徊趋于稳定，而2个参考站的风速有增大趋势。

3.3 相对湿度趋势分析

空气的干湿程度与水汽含量直接相关，其变化在一定程度上可表征天气变化。从数值上看，云阳站、巫溪站1974年—2017年年平均相对湿度有升高趋势，而万州站的年平均相对湿度有下降趋势。迁站前云阳站的年平均相对湿度数值一直介于万州站、巫溪站之间。2002年迁站后云阳站的年平均相对湿度略有升高，与万州站相近。

4 均一化检验

4.1 云阳站迁站前后T检验

项目中对云阳站1974 年—2017 年的年平均温度、湿度、雨量等进行滑动T检验的分析，在使用这一方法时，采取滑动的办法连续设置基准点，依次得到计算统计量，同时给定显著性水平α=0.01。

利用上述方法和Matlab 工具可得知，1974 年—2017 年，云阳站的平均温度、年最高温度、年最低温度、T 统计量均未超出显著性水平，说明云阳迁站前后平并突变点。单纯从T检验的结论来看，1974 年—2017 年，云阳站的年温度要素相对稳定，迁站并未影响云阳站温度要素的连续性。1974年—2017年，云阳站年平均风速和年降水量都未出现突变点，2个要素的趋势相对稳定，并且起伏相对稳定，同时1974 年—2017年年平均风速和年降水量均未出现突变点。

4.2 云阳站迁站前后M-K检验

利用滑动T 检验对云阳站平均温度进行检验，但T 检验为单一检验，存在误差。为更好地检验云阳站资料的均一性，同时采用M-K 检验对测站的温度突变进行检验。M-K检验假定了随机变量的分布，其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量，计算也比较简单。

运用M-K 检验原理和Matlab 工具，对云阳站1973 年和2017 年的气温资料进行非参数统计检验，给定显著性水平α=0.01，那么临界值±1.9，最后绘制UF、UB这2个统计量序列曲线，显示出云阳站平均气温在20 世纪80 年代中期出现突变。同时，UF 曲线显现，20 世纪80 年代中期后，云阳站气温下降趋势明显。这与马振锋等得出的近40 a 西南地区的气候变化事实结论吻合。从云阳站降水量的M-K 曲线得知，UF 曲线在80 年后期出现明显的减少趋势，到20 世纪初期云阳站的年降水量又有了一定的上升。

5 结语

云阳站迁站前后趋势基本与参考站（巫溪、万州）趋势基本保持一致。只是数值上，云阳迁站后年平均温度与两个参考站相比有所升高趋势，并且出现了年平均温度高于万州站的现象。年最低温度和最高温度变化不明显。

根据年数据分析，云阳站迁站后最高温度、最低温度略有升高（1℃以内），年平均湿度升高2%、年平均降水量增多79 mm，气压下降10 hPa。

迁站后云阳站月平均温度有增减变化均在1℃以内。春夏季月平均温度迁站后略低，而秋冬季略偏高。而月最高温度和月最低温度迁站后，整体略有升高，特别是3月的平均最高温度升高近3℃。

云阳站的T 检验可以得到，云阳迁站前后主要气象要素并无明显差异。M-K 检验说明20 世纪80 年代中期后，云阳站气温下降趋势明显。总体来看，云阳站1974 年—2017 年并未出现气象要素不连续的现象。