贾红莉

摘 要 对不同下垫面环境中的6个观测站气温观测（同步观测）获得的数据样本进行了统计分析，对数据的完整性、连续性等做了初步评估，以期为数据的合理应用提供参考依据。

关键词 气温；观测环境；下垫面

中图分类号：P423 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）09--02

城市化建设中采用了大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，引起下垫面发生变化，改变了下垫面的热属性，再加上较多气象观测站的探测环境遭到破坏，导致观测的气象要素记录有所偏差，严重影响了气象探测数据的代表性、连续性。本文以世界气象组织（WMO）发布的地面观测站环境分级标准为切入点，创建台站环境模拟试验场并开展不同场景观测试验，获取不同下垫面环境因素对要素影响的试验数据集，为分析试验资料获得定量结论提供基础资料。

1 试验设计

1.1 试验站点选址

综合考虑场地环境科学合理性、试验安装的便利性、移动无线传输的稳定性以及水电和防雷条件等，经过现场勘查评估，确定成都信息工程学院综合气象观测场为试验站点布设并开展观测试验。该观测场位于北纬30°357.94”、东经103°5922.96”，海拔488 m，观测场内部范围为40 m×80 m，其东面约30 m是3层高办公楼，北面约40 m是1层高观测试验用房，西面是高约5 m的树木和竹林。

1.2 试验站点布局

根据选址要求，定义下垫面因子为：人工建筑包括水泥路面、建筑物等，分别对100、30、10 m范围选取不同下垫面因子的位置作为试验站点，每个站点分别绘制100、30、10 m的距离圈以表征各站点的观测环境；根据“温度观测环境标准”，站1、站2均为2级站点，100 m圆内下垫面因子均超过10%，而30 m圆内下垫面因子小于10%；站3、站6为3级站点，10 m圆内下垫面因子小于10%，站4、站5均为四级站点。

1.3 试验设备标定及仪器误差确定

利用标准化观测试验前所进行的一致性对比观测得到各站温度仪器误差，以测站2为参考标准站，测站1、测站3、测站4、测站5、测站6与参考标准站气温的相关系数均为0.99，各站与参考站气温差的方差均为0，说明测站1到测站6的温度数据具有很好的一致性。

2 资料分析

2.1 试验数据资料基本情况

2.1.1 资料完整性

此次试验时间为2014年3月13日-7月13日，共123 d，应有样本数为177 120个。

从试验期间数据记录完整性统计来看，测站3（本站）记录总缺测率达20.1%，其次为测站1，缺测率为14.7%，其余4各测站缺测率为7.7%～7.8%。其中3月除测站3缺测26.3%外，其余各站数据记录完整；4月份测站3缺测31.5%，其余测站缺测率均为6.3%；5月测站3数据记录完整，其余测站缺测率均为7.4%；6月测站3数据记录完整，其余测站缺测率均为约15%；7月测站3、测站1缺测率分别为78.8%、72.5%，其余测站缺测率均为约6.3%。

一致性试验期间数据记录中，试验前一致性观测试验中数据记录基本完整；试验后一致性观测试验期间应有资料样本数11 104个，但实际资料数及其缺测率为：测站1：6 583个，40.7%；测站2：7 168个，35.4%；测站3（本站）：11 045个，0.5%；测站4：7 171个，35.4%；测站5：7 172个，35.4%；测站6：7 168个，35.4%。

2.1.2 资料连续性

经资料误差订正，分析试验期间2014年3月13日-7月13日各站逐分钟、逐10 min抽样观测资料连续性结果为：除测站3及测站4外，其余各站曲线位像基本重合，但均呈明显阶梯式变化，阶梯距离从5～60 min，以1小时左右居多；测站3及测站4曲线相对较为连续，但位像却相差45 min左右，而测站4位像更接近其余各站。由此初步推断，测站1、测站2、测站5、测站6资料连续性相对较差；测站3及测站4资料连续性相对较好，但测站3资料相对其余各站有明显的滞后，这很可能是由于测站3资料的时间与其他测站不同步导致。

2.2 一致性观测试验分析

对比试验前与试验后一致性观测试验及结果，对数据进行误差订正及延时处理，计算得到测站1、测站3、测站4、测站5、测站6与参考标准站气温的相关系数均为0.99，各站与参考站气温差的方差均为0，说明测站1至测站6的温度数据依然具有很好的一致性。

2.3 数据相关性分析

以测站2为标准站，对所有测站试验数据进行线性回归计算，结果表明：测站3与标准站的相关系数较其他各测站明显偏低，对测站3的数据进行了平移处理，发现测站2和测站3之间的相关系数上升，线性回归的截距变小。

3 不同下垫面对气温观测的影响

3.1 日变化

利用误差订正后的分钟观测数据，对每日气温变化进行统计分析，直观地反映出了各测站数据的平均水平和变异程度，除了测站3外，其余5个站，最小值、最大值、下四分位数、上四分位数及中位数均没有明显偏差，只是各测站资料变异程度在白天大于夜间；4月存在两个异常值（也称离群值，是大于1.5倍四分位数间距的数值）。测站3的仍表现出明显的滞后性，尤其是在日出后气温上升较为迅速的时段更为显著。

3.2 气温差频率分布

各站与参考站2气温差所占频率分布为：参考站与测站1气温差在0 ℃时所占频率最大，其次为正负0.1 ℃时频率较大，并多在正负0.2 ℃之间；参考站与测站4气温差在0.1 ℃时所占频率最大，其次为0.2 ℃时的频率较大，并多在正负0.3 ℃之间分布较为平均；参考站与测站5气温差在-0.1 ℃时所占频率最大，其次为0.1 ℃时的频率较大，其余在正负0.3 ℃之间分布较为平均；参考站与测站6气温差在-0.2 ℃时所占频率最大，其次为-0.3 ℃、-0.1 ℃时的频率较大，其余为0.0 ℃；参考站与测站3气温差在0.1 ℃和-0.3 ℃时所占频率较大。由此可见，参考站与测站3气温差频率分布较为异常；参考站与测站1气温差频率分布较为平均；而参考站与测站4气温差正值较多；参考站与测站5气温差负值居多；参考站与测站6气温差基本都为负值。

4 小结

试验测站3资料缺测率偏高，且与其余试验测站间可能有时差。除测站3、测站4外，其余各测站资料连续性较差。除测站3外，其余各测站数据的平均水平基本一致，无明显偏差，各测站资料变异程度在白天大于夜间。

参考文献

[1]中国气象局.气象探测环境和设施保护办法[M].北京：气象出版社，2004.

[2]李邵云，田萍，梁杰，等.城市发展对气象要素探测环境的影响分析[J].环境保护与循环经济，2008（11）：40-43.

（责任编辑：刘昀）