曾 琛,羅烜坤,馬 月,鄭熊蓮,況孟奇,馮小鳳
(1.云陽縣氣象局,重慶 云陽 404500;2.宜賓市氣象局,四川 宜賓 644000)
云陽站自1956年建站以來,共遷站4次,近2次遷站分別是1974 年、2002 年,1974 年從云陽縣南溪鎮(zhèn)農(nóng)場魚塘壩遷至云陽縣云陽鎮(zhèn)較場壩,2002年從云陽縣云陽鎮(zhèn)較場壩遷至雙江鎮(zhèn)天宮村三組,故舊站是指云陽鎮(zhèn)較場壩觀測場。氣象臺站的遷移可能直接影響觀測記錄的比較性和連續(xù)性,是導(dǎo)致氣候資料序列非均一性的重要因素之一,因此遷站前后資料的對比分析對于氣象資料的正確應(yīng)用具有重要意義。對云陽縣氣象站氣溫、降水、風(fēng)、相對濕度等主要氣候要素進行分析,并對新舊站址的氣溫、相對濕度進行了T 檢驗、M—K 檢驗,為資料使用者提供參考。
因三峽庫區(qū)搬遷較多,參考站選擇較少,綜合考慮本文選擇與云陽站氣候較為一致,未遷站的萬州(57432)、巫溪(57345)作為參考站點,萬州站1 km內(nèi)未被破壞,巫溪站位于山頂,探測環(huán)境較好,四周無明顯障礙物,簡要概況見表1。
本文資料采用云陽舊址1974年—2001年、云陽新址2002年—2017年、萬州站1974年—2017年、巫溪站1974年—2017年的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度、平均風(fēng)速等資料進行對比分析。采用差值比較、趨勢分析、T 檢驗、MK檢驗等統(tǒng)計方法對云陽遷站前后資料進行對比分析。
氣溫代表大氣的冷熱程度,其變化能夠反映局部地區(qū)環(huán)境的改變或差異。首先對遷站前后的年氣溫相關(guān)資料對比分析,由表2 可以看出新站觀測環(huán)境變化后年平均溫度偏低約0.10℃,年最高溫度偏高0.97℃,年最低溫度偏高約0.27℃。遷站對年平均溫度值沒有太大的影響,但使得溫度極值略有偏高。其次亦得到遷站后年平均濕度上升約2%,年平均風(fēng)速下降約0.7 m/s,年降水偏多約79 mm。
表1 遷站前后主要氣象要素年平均數(shù)據(jù)對比Tab.1 The comparison of annual average data of main meteorological elements before and after station relocation
遷站后,云陽站的月平均溫度有高有低,但從數(shù)值上看,并無明顯的偏高和偏低,均在1℃以內(nèi)。春夏2 季月平均溫度遷站后略低,而秋冬2 季略偏高。而月最高溫度和月最低溫度遷站后整體升高,特別是3 月的平均最高溫度升高近3℃。7月平均相對濕度比遷站前偏少7%,其余月均偏大;年平均濕度上升2.15%。遷站前年平均風(fēng)速2.0 m/s,遷站后年平均風(fēng)速為1.3 m/s,遷站后年平均風(fēng)速相比遷站前偏小0.7 m/s,云陽站遷站后1月—12月,月平均風(fēng)速均比遷站前偏小。
據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料得知,1974年—2017年,萬州、巫溪和云陽站的平均溫度整體變化趨勢基本保持一致,同時云陽遷站前后的年平均溫度均比2 個參考站低,其中2002 年云陽遷站后相比于遷站前與參考站的溫度突然降低,之后又逐漸回升;但氣溫整體保持一致。
從云陽站與萬州、巫溪站的最高溫度變化數(shù)據(jù)得知,1974 年—1998 年,云陽站與萬州、巫溪站的最高溫度趨勢基本一致,總體趨勢為3個站的最高溫度隨時間變化略有升高。1978 年以前,3 個站點年最低溫度均在0℃以下。1978 年—2017 年,3站的最低溫度變化跌宕起伏,但總體趨勢穩(wěn)定。
氣象學(xué)里面定義風(fēng)是由于空氣水平流動而形成,地面風(fēng)是指距地面10~12 m 風(fēng)桿上所測的風(fēng)向、風(fēng)速。在同一天氣形勢下,地面摩擦是影響地面風(fēng)的主要因子。據(jù)歷年平均風(fēng)速數(shù)據(jù),云陽站、萬州站、巫溪站的年平均風(fēng)速呈下降趨勢。2013 年—2017 年,3 站的風(fēng)速開始有增大趨勢。而云陽站自2002 年遷站后,年平均風(fēng)速基本在1.2 m/s 徘徊趨于穩(wěn)定,而2個參考站的風(fēng)速有增大趨勢。
空氣的干濕程度與水汽含量直接相關(guān),其變化在一定程度上可表征天氣變化。從數(shù)值上看,云陽站、巫溪站1974年—2017年年平均相對濕度有升高趨勢,而萬州站的年平均相對濕度有下降趨勢。遷站前云陽站的年平均相對濕度數(shù)值一直介于萬州站、巫溪站之間。2002年遷站后云陽站的年平均相對濕度略有升高,與萬州站相近。
項目中對云陽站1974 年—2017 年的年平均溫度、濕度、雨量等進行滑動T檢驗的分析,在使用這一方法時,采取滑動的辦法連續(xù)設(shè)置基準(zhǔn)點,依次得到計算統(tǒng)計量,同時給定顯著性水平α=0.01。
利用上述方法和Matlab 工具可得知,1974 年—2017 年,云陽站的平均溫度、年最高溫度、年最低溫度、T 統(tǒng)計量均未超出顯著性水平,說明云陽遷站前后平并突變點。單純從T檢驗的結(jié)論來看,1974 年—2017 年,云陽站的年溫度要素相對穩(wěn)定,遷站并未影響云陽站溫度要素的連續(xù)性。1974年—2017年,云陽站年平均風(fēng)速和年降水量都未出現(xiàn)突變點,2個要素的趨勢相對穩(wěn)定,并且起伏相對穩(wěn)定,同時1974 年—2017年年平均風(fēng)速和年降水量均未出現(xiàn)突變點。
利用滑動T 檢驗對云陽站平均溫度進行檢驗,但T 檢驗為單一檢驗,存在誤差。為更好地檢驗云陽站資料的均一性,同時采用M-K 檢驗對測站的溫度突變進行檢驗。M-K檢驗假定了隨機變量的分布,其優(yōu)點是不需要樣本遵從一定的分布,也不受少數(shù)異常值的干擾,更適用于類型變量和順序變量,計算也比較簡單。
運用M-K 檢驗原理和Matlab 工具,對云陽站1973 年和2017 年的氣溫資料進行非參數(shù)統(tǒng)計檢驗,給定顯著性水平α=0.01,那么臨界值±1.9,最后繪制UF、UB這2個統(tǒng)計量序列曲線,顯示出云陽站平均氣溫在20 世紀(jì)80 年代中期出現(xiàn)突變。同時,UF 曲線顯現(xiàn),20 世紀(jì)80 年代中期后,云陽站氣溫下降趨勢明顯。這與馬振鋒等得出的近40 a 西南地區(qū)的氣候變化事實結(jié)論吻合。從云陽站降水量的M-K 曲線得知,UF 曲線在80 年后期出現(xiàn)明顯的減少趨勢,到20 世紀(jì)初期云陽站的年降水量又有了一定的上升。
云陽站遷站前后趨勢基本與參考站(巫溪、萬州)趨勢基本保持一致。只是數(shù)值上,云陽遷站后年平均溫度與兩個參考站相比有所升高趨勢,并且出現(xiàn)了年平均溫度高于萬州站的現(xiàn)象。年最低溫度和最高溫度變化不明顯。
根據(jù)年數(shù)據(jù)分析,云陽站遷站后最高溫度、最低溫度略有升高(1℃以內(nèi)),年平均濕度升高2%、年平均降水量增多79 mm,氣壓下降10 hPa。
遷站后云陽站月平均溫度有增減變化均在1℃以內(nèi)。春夏季月平均溫度遷站后略低,而秋冬季略偏高。而月最高溫度和月最低溫度遷站后,整體略有升高,特別是3月的平均最高溫度升高近3℃。
云陽站的T 檢驗可以得到,云陽遷站前后主要氣象要素并無明顯差異。M-K 檢驗說明20 世紀(jì)80 年代中期后,云陽站氣溫下降趨勢明顯??傮w來看,云陽站1974 年—2017 年并未出現(xiàn)氣象要素不連續(xù)的現(xiàn)象。