劉博文，師麗娜

（1.云南省氣象臺，昆明650034；2.云南省墨江縣氣象局，墨江654800）

1 引言

世界氣象組織（WMO）所屬的儀器和觀測方法委員會（CIMO）有關(guān)技術(shù)要求表明：“氣象站應(yīng)設(shè)計成能按照氣象站的類型進行有代表性的測量”。因此，天氣站網(wǎng)中的氣象站應(yīng)能滿足天氣尺度要求的觀測。短期預(yù)報要求在一個有限區(qū)域內(nèi)由較密集的站網(wǎng)進行較多時次的觀測，以便能監(jiān)測出一些小尺度天氣現(xiàn)象。氣象站的代表性誤差要遠大于單純的儀器系統(tǒng)誤差，故在氣候變化研究中，須詳細考查氣象臺站的歷史沿革，某些對儀器安裝環(huán)境特別敏感的氣象要素，如降水、風(fēng)和溫度，周圍環(huán)境變遷的資料尤為重要，保持氣象站址的長期穩(wěn)定和妥善處理遷站前后的資料連續(xù)是氣候變化研究的必要條件，不恰當?shù)呐_站搬遷往往會導(dǎo)致虛假的“氣候突變”現(xiàn)象發(fā)生[1-2]。本文重點分析了云南省地面氣象觀測站站址近40a 的變化情況，并就部分特殊站址的變化進行了簡要分析。

2 云南氣象觀測站網(wǎng)概況

目前云南省氣象部門擁有125個地面氣象觀測站（10個國家基準氣候站、24個國家基本氣象站、91個國家一般氣象站），1 個氣候觀象臺（大理國家氣候觀象臺），5 個高空探測站（昆明、思茅、蒙自、麗江、騰沖），9 個新一代天氣雷達站（昆明、昭通、文山、普洱、德宏、麗江、大理、臨滄、曲靖），5個輻射觀測站（昆明、景洪、騰沖、蒙自、麗江），6 個酸雨觀測站（昆明、麗江、思茅、騰沖、楚雄、硯山），14個GNSS/MET站，22個二維閃電定位監(jiān)測站，2個大氣成分觀測站（昆明、沾益），1 個大氣本底站（香格里拉區(qū)域大氣本底站），36 個土壤水分觀測站，2 個氣象衛(wèi)星資料接收站（呈貢、祥云），3200多個區(qū)域自動站，其中國家級自動站445個。

3 云南地面氣象觀測站歷史沿革述略

云南最早的氣象觀測始于1893 年蒙自海關(guān)[3]。1927年陳一得先生在昆明創(chuàng)辦“私立一得測候所”，1936年在太華山創(chuàng)建省立昆明氣象測候所（1938年5月正式觀測），是全國開展地面氣象觀測較早的省份之一[4]。新中國成立后，云南氣象觀測站網(wǎng)建設(shè)始于1950 年，到1959 年底，全省地面氣象觀測網(wǎng)基本建成，并且統(tǒng)一了觀測儀器和觀測規(guī)范，觀測記錄質(zhì)量有了顯著提高。1950～1959 年建成臺站115 個，1960～1969年建成5個，1970～1979年建成2個，目前全省運行的125 個地面氣象站均在20 世紀80 年代以前建成。

一個完整的現(xiàn)代地面氣象觀測系統(tǒng)應(yīng)由觀測平臺、觀測儀器、資料處理等部分組成。地面氣象站的觀測平臺以觀測場為基點，觀測場以國家統(tǒng)一制定的《地面氣象觀測規(guī)范》為標準進行建設(shè)，目前的現(xiàn)代地面氣象觀測場布局，見圖1。

在2002年以前，云南地面氣象站的觀測儀器主要是水銀氣壓表、干球溫度表、濕球溫度表、毛發(fā)濕度表、風(fēng)傳感器、溫濕度計、氣壓計、風(fēng)自記記錄器、虹吸雨量計等感應(yīng)元件，它們將直接感應(yīng)到的大氣物理特性和化學(xué)特性，轉(zhuǎn)換成機械的、電磁的或其他物理量來測量。云南地面觀測網(wǎng)建立之初，按照中央氣象局規(guī)定，統(tǒng)一的觀測項目有：能見度、云（云狀、云量、云底高度）、天氣現(xiàn)象、風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、濕度、降水、氣壓、積雪深度、地面狀態(tài)、地溫、日照、蒸發(fā)等，每天進行4 次或8 次定時的人工觀測與記錄、查算、編報。2002年后，全省地面氣象觀測從人工觀測逐漸轉(zhuǎn)換為自動氣象站觀測，全省125 個國家級氣象站在2002～2009 年間，通過中央和地方政府共同投資建設(shè)，完成了自動氣象站的單套運行，與人工觀測雙軌運行兩年后，執(zhí)行以自動站為主，為了防止雷電對自動氣象站設(shè)備的損壞，觀測場內(nèi)布設(shè)了防雷裝置[5]，人工觀測備份的機制。

圖1 現(xiàn)代地面氣象站觀測場布局圖

2012 年中國氣象局開展縣級綜合業(yè)務(wù)改革，進一步優(yōu)化氣象觀測業(yè)務(wù)。國家地面氣象觀測站開展氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、蒸發(fā)、輻射、地溫等自動觀測，開展日照、凍土、雪深、電線積冰等觀測,編發(fā)冰雹和視程障礙重要天氣報。基準站、基本站開展云高、云量、能見度和天氣現(xiàn)象觀測，一般站開展能見度和天氣現(xiàn)象觀測。2013～2015 年完成了全省氣象站的新型自動站布設(shè)，全省125 個國家級氣象站徹底告別了人工觀測儀器，自動氣象站雙套互為備份運行。

2012 年4 月1 日中國氣象局進行了第一次全國地面氣象觀測業(yè)務(wù)改革，取消氣壓、溫度、濕度、風(fēng)自記儀器觀測和人工站月、年報表的制作。2014年1月1日，中國氣象局又進一步調(diào)整地面觀測業(yè)務(wù)，取消了夜間觀測的時次，所有地面氣象觀測站取消雷暴、閃電、颮、龍卷、煙幕、塵卷風(fēng)、極光、霰、米雪、冰粒、吹雪、雪暴、冰針等13種天氣現(xiàn)象觀測，一般站取消蒸發(fā)觀測，人工定時觀測調(diào)整為每日5 次（08、11、14、17、20時）。

4 云南地面氣象探測環(huán)境的定量評估

氣象探測信息和基礎(chǔ)資料是國家經(jīng)濟社會建設(shè)的重要基礎(chǔ)性資源，也是氣象業(yè)務(wù)服務(wù)和科學(xué)研究的基礎(chǔ)性資源。為了全面掌握和科學(xué)評估國家級氣象觀測站氣象探測環(huán)境現(xiàn)狀，切實加強探測環(huán)境保護和管理工作，為氣象觀測站網(wǎng)布局調(diào)整和氣象觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)資料，云南省氣象局分別于2007 年和2013 年在云南全省范圍內(nèi)組織開展了125個氣象臺站觀測環(huán)境綜合調(diào)查評估并內(nèi)部編印評估報告[6-8]。

圖2 2007年云南氣象探測環(huán)境調(diào)查各評分等級的站點數(shù)比例

圖2 是2007 年云南省首次氣象探測環(huán)境現(xiàn)狀評估圖。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，臺站綜合環(huán)境定量評分采用百分制，滿分100分。統(tǒng)計表明：90～99 分共計22站，占全省臺站的17.5%；80～89分45 站，占34.1%；70～79 分20站，占19.0%；60～69 分18 站，占15.9%；60 分 以 下21 站，占13.5%。2013年較2007年探測環(huán)境評分有所增加，尤其是玉溪、曲靖、德宏、昆明、版納、普洱等州市評分提高較明顯，主要是2008～2013 年全省有21 個臺站站址進行了遷移，評分增加所致。表1 為2013 年與2007年臺站環(huán)境評估數(shù)量變化表，各類臺站數(shù)量略有變化，但總體平穩(wěn)。2013 年全省探測環(huán)境評分中等以上臺站95個，占76%，差的臺站30個，占24%。

表1 云南氣象探測環(huán)境兩年份各等級評分站點數(shù)量及變化情況（單位：個）

5 地面氣象觀測站遷站移情況

云南大部分地面氣象觀測站始建于20 世紀50年代中后期，80 年代云南氣象臺站數(shù)達到歷史最高，為133個。1980～2003年隨著國家和地方經(jīng)濟的快速發(fā)展，考慮臺站設(shè)置的科學(xué)性以及解決職工生活不便等多種原因，撤消合并了8個地面氣象站（即下關(guān)、落雪、湯丹、大勐龍、潞江壩、孟定、畹町、瀘水）全省氣象臺站由133個減為125個。全省125個地面觀測站絕大多數(shù)開始選址時都遠離城鎮(zhèn)、遠離人口密集地，均為當時生活條件較為艱苦的荒郊野外，因此，為改善生活和工作條件，全省氣象臺站自建站后到1960 年代遷站的有26 站次，1970 年代遷站的有16站次。

圖3 1980～2018年云南地面氣象站遷站次數(shù)逐年變化圖

隨著地方經(jīng)濟建設(shè)和城市化進程加快，1980～2018年39a間全省共遷移過98站次的站址，平均2.5站次/a。圖3是1980～2018年云南國家級地面站遷站次數(shù)逐年變化圖。由圖可見，近40a 來，云南每年均有遷站情況發(fā)生，主要集中在2002 年以后，2017 年達到峰值（10 站次）。歸納云南近40a 來地面氣象站遷址主要原因有以下方面：①自然環(huán)境惡劣，工作和生活條件艱苦；②業(yè)務(wù)維持困難；③城市建設(shè)發(fā)展影響觀測環(huán)境；④自然災(zāi)害；⑤土地權(quán)屬變更。

2007 年全省尚有49 個氣象臺站自建站以來從未遷移過站址，但截至2018 年5 月，全省僅剩26 個站未遷移過站址，與2007 年比較，10a 間減少了23站，減少率為47%。目前剩余的26個站中，有部分站已出現(xiàn)探測環(huán)境的惡化，面臨搬遷的風(fēng)險。

云南地面氣象站自建站以來，大部分臺站進行過1～2次的搬遷，因受諸多因素的影響，有24個臺站出現(xiàn)過3 次以上的搬遷情況（表2），特別是大理、洱源、華寧、晉寧、南華、元陽等6 個站出現(xiàn)4 次站址搬遷（或觀測場平移）。

表2 云南省搬遷3次以上的地面氣象站

續(xù)表

6 站址遷移引起的站點海拔高度變化

由于云南地處低緯高原，地形復(fù)雜，山地面積占全省的94%，相對于平原地區(qū)而言，完全符合條件的氣象站址選擇比較困難，氣象站址遷移過程中避免不了海拔高度的改變。將全省125 個地面氣象觀測站按遷移前后站址海拔高度差分為≤50m、50～100m、100～150m、≥150m 四個等次進行統(tǒng)計（圖4）。從圖4可以看出，遷站前后海拔高差在50m 范圍內(nèi)的有76站，占全省的60.8%；遷站前后海拔高差在50～100m范圍內(nèi)的有21 站，占總站數(shù)的16.8%；海拔高差在100～150m范圍內(nèi)的有7站，占總站數(shù)的5.6%；海拔高差≥150m的有21站，占總站數(shù)的16.8%。在海拔高差≥150m的21站中，有13個站搬遷前后的海拔高差超過了300m（表3），按氣溫直減率換算，對氣溫的最大影響分別為+7.08℃（元陽）和-5.64℃（金平）。

圖4 云南省地面氣象觀測站站址遷移前后海拔高差統(tǒng)計

表3 云南氣象臺站搬遷前后海拔高差≥150m的站點

總體而言，云南地面氣象站遷站前后以海拔高差在50m范圍的臺站居多，共76站，占全省的40%，對氣溫的影響不大（±0.3℃范圍內(nèi)），遷站前后海拔高差在300m以上的13個臺站對氣溫的影響相對明顯，但僅占全省的10%。

7 結(jié)論

通過對云南省觀測站網(wǎng)建設(shè)情況、觀測方法變化、探測環(huán)境定量評分、遷站原因及遷移站址海拔高度變化分析，得出如下結(jié)論：

（1）云南125個國家級地面氣象站已全部完成新型自動站布設(shè)，實行了雙套自動氣象站互為備份運行。2007年、2013年組織進行了2次全省氣象探測環(huán)境評估，質(zhì)量為中等以上的臺站占76%，質(zhì)量差的臺站占24%。

（2）1980～2018年云南共遷移過98站次的地面氣象站站址，平均2.5站次/a。全省有24個臺站出現(xiàn)3 次以上站址遷移，其中有6 個臺站遷址達4次。目前全省僅剩26個站尚未遷移過站址，5個方面的原因?qū)е掳l(fā)生站址遷移。

（3）云南地面氣象站遷站前后以海拔高差在50m 范圍的臺站居多，資料的連續(xù)性,均一性較好共50站，占全省的40%，對氣溫的影響不大（±0.3℃范圍內(nèi)）[9-11]，遷站前后海拔高差在300m 以上的13 個臺站對氣溫等要素影響相對明顯，占全省站點總數(shù)的10%，在氣候變化研究中須謹慎處理海拔高差較大的氣象觀測站。

（4）地方經(jīng)濟快速發(fā)展、城市規(guī)模擴大是導(dǎo)致氣象臺站搬遷的主要原因，今后保護氣象探測環(huán)境與發(fā)展地方經(jīng)濟的矛盾將會越來越突出，為避免再次搬遷，保持氣象站址的長期穩(wěn)定是各級政府和氣象部門的共同責(zé)任。