黑龙江省城市化对地面观测资料黑龙江省城市化对地面观测资料的影响分析与订正的影响分析与订正宋丽华宋丽华 李亚滨李亚滨 朱红蕊朱红蕊 王春丽王春丽 孙爽孙爽黑龙江省气候中心黑龙江省气候中心2011.8.192011.8.19问题的由来2一、城市化如何影响地面观测资料3l探测环境被破坏探测环境被破坏 德强学校左图为上世纪80年代哈尔滨站现址观测场，右图为1996年以后现址观测场4l观测站在城市的下风方向观测站在城市的下风方向5二、如何识别城市化影响6 参考站选择标准：（1）参考站与评估站距离较近，属于同一气候区。（2）参考站观测资料序列与评估站序列平行年代长，且未迁过站。（3）参考站周边环境较好，多年来探测环境变化少，拔海高度相差较小。（4）参考站尽量位于所在城市上风方向,以避免城市的发展对观测数据产生的影响。选择参考站对比分析选择参考站对比分析78站名站名站号站号台站台站类别现址工址工作作时间参考站与参考站与拟迁站迁站间距离距离（kmkm）地面地面观测环境境评分分(2010(2010年）年）海拔高海拔高度（度（m m）年平均年平均气温气温（）年降水年降水量量(mm(mm）资料完整料完整性性评估估依依兰5087750877基本站基本站19581958年年237.4 237.4 90.690.6100.1100.13.63.6555.6555.6序列完整序列完整宾县5096050960一般站一般站19641964年年63.3 63.3 90.990.9192.2 192.2 4.64.6589.2589.2序列完整序列完整五常五常5408054080一般站一般站19581958年年112.8112.884.984.9194.6 194.6 4.24.2597.3597.3序列完整序列完整哈哈尔尔滨5095350953基本站基本站19811981年年81.281.2142.3 142.3 4.34.3524.5524.5序列完整序列完整参考站与评估站基本信息表 综合以上4点考虑，在哈尔滨站现址周边半径为200公里左右范围内，选取依兰、宾县、五常作为参考站。为了保证资料一致，以最晚建站时间（宾县，1964年）为起始年，终止年一致，因此各参考站均截取19642009年观测资料，将参考站观测资料求平均，形成参考站序列。哈尔滨站经历了两次迁站，1969和1981年，资料分成三段，即19641968年（城东）、19691980年（城西）、19812009年（城东），共同组成一个序列19642009年与参考站序列进行对比分析。9差值比较差值比较 计算哈尔滨站年平均气温、年降水量、年平均相对湿度和年平均风速（2分钟）与参考站序列的差值，并分段计算每5年的平均差值和每10年的平均差值（差值=哈尔滨站的值-参考站序列的值），比较分析结果如下:（1）气温哈尔滨站与参考站年平均气温差值变化图 哈尔滨站与参考站年平均气温每5年平均差值变化图 哈尔滨站与参考站年平均气温每10年平均差值变化图10 哈尔滨站与参考站的年平均气温差值自1964年以来至1995年呈波动变化，变化范围在0.5以内，哈尔滨站现址工作时间为1981年1月1日，19811995年气温差值没有明显异常变化，从1996年开始差值明显升高并持续在0.5以上，即哈尔滨站气温持续明显高于参考站；由此表明哈尔滨与参考站的年平均气温序列自1996年开始变化不一致。这种不一致产生的原因是哈尔滨站现址探测环境改变引起的，而不是观测仪器和气候变化导致的。哈尔滨站现址建站时东部、南部和北部三面为村庄、农田，西部为城区，多年来随着城市的发展，观测站周边陆续出现建筑物，1996年，在距观测场正南方0.5km处盖起了德强学校，该学校楼群把观测场包围在其中，对所观测的气象要素数据产生了明显影响。 11（2）降水哈尔滨站与参考站年降水量每5年平均差值变化图 哈尔滨站与参考站年降水量每10年平均差值变化图哈尔滨站与参考站年降水量差值变化图 12（3）相对湿度哈尔滨站与参考站年平均相对湿度差值变化图 哈尔滨站与参考站年平均相对湿度每5年平均差值变化图 哈尔滨站与参考站年平均相对湿度每10年平均差值变化图13（4）风速哈尔滨站与参考站年平均风速差值变化图 哈尔滨站与参考站年平均风速每5年平均差值变化图 哈尔滨站与参考站年平均风速每10年平均差值变化图14趋势比较趋势比较15 综合分析综合分析 根据差值比较和趋势比较两种方法的分析结果均表明，气温在1996年之前区域一致性好，受探测环境城市化影响1996年开始区域一致性较差；降水基本一致；相对湿度和风速受1981年迁站和城市化综合影响，区域一致性均较差。16 均一性检验均一性检验 对城市化影响节点进行均一性检验，以1981和1996年为引起序列非均一的时间点为假设的断点，应用t检验方法（显著性水平0.05）进行该时间点前后时段的显著性检验，如检验结果显著，则认为该点是不连续点。结果表明，1981年的台站迁移由城市的上风方向迁至下风方向，对各个气象要素都有影响； 1996年现址周边的环境变化主要影响气温和风速。 17哈尔滨站现址与参考站1996年前后各要素差值平均 哈尔滨站现址与参考站1981年前后各要素差值平均气温风速相对湿度1996年前1996年后差值1996年前1996年后差值1996年前1996年后差值0.10.60.5-0.5-0.3-0.2-2.2-3.6-1.4气温风速相对湿度1981年前1981年后差值1981年前1981年后差值1981年前1981年后差值0.00.10.10.7-0.3-1.0-0.5-2.2-1.7三、城市化对地面观测资料产生的误差18 普查结果表明，截至2009年，黑龙江省83个气象台站中，有40%(33站)的台站现址的气象资料受到城市化影响。主要受影响要素为气温和风速，其中风速受影响最大，气温其次，相对湿度最小，降水量基本无影响；全省18%的台站气温受影响，34%的台站风速受影响；其中13%的台站气温和风速均受到影响。气温受到城市化影响的区域主要在黑河北部、大庆、哈尔滨西部及三江平原个别市县，风速受城市化影响的区域主要分布在黑河、齐齐哈尔南部、哈尔滨大部及三江平原大部市县；导致台站受城市化影响原因，观测站现址周围盖建筑物和树木遮挡是主要原因，也有个别市县因城市发展而导致气象要素资料受到影响。19四、城市化误差产生的影响l研究气候变化方面研究气候变化方面20l气候预测方面（气候预测方面（20092009年报错）年报错）21l生长季热量条件生长季热量条件 （积温）（积温） 1996年以后探测环境城市化导致生长季热量虚增80度左右。22 第一积温带第一积温带 第一积温带年代际变化第一积温带年代际变化60年代平均为282570年代平均为2750，比上一年代减少75 80年代平均为2789，比上一年代增加39 90年代平均为2986，比上一年代增加197本世纪以来平均为3035，比上一年代增加49 总体来讲，80年代以来，积温呈增加趋势。90年代以来增温明显，增温幅度大约250左右。本世纪以来70年代80年代90年代60年代23五、误差订正各月误差变化24谢谢25