Page 254 - 《高原气象》2025年第3期
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高     原      气     象                                 44 卷
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             审查中心标准地图服务系统下载的审图号为 GS                             2. 3 研究方法
             （2020）4619 号的中国地图制作， 底图无修改］。地                      2. 3. 1 城市站的选取
             势西高东低， 地形地貌主要为岗地、 山地、 丘陵、                              为全面分析华中区域城市化对地面气温序列
             平原和盆地。从北至南为暖温带-亚热带、 湿润-半                           的影响， 选取大城市站、 一般城市站、 国家基本/基
             湿润气候向亚热带季风湿润气候过渡区域， 年平均                            准站（部分台站有重复）进行分析。大城市站和一
             气温 12. 9~19. 1 ℃， 年平均降水量 553~1761 mm，              般城市站的选取根据地理位置和人口数量共同确
             雨热同季， 旱涝频繁。                                        定， 将气象台站位于城区且城区常住人口数量大于
             2. 2 数据来源与处理                                       100 万的城市选为大城市站、 40~100 万的城市选为
                  气象数据来源于湖北省气象局， 选取 1964 -                      一般城市站， 共选取了 22个大城市站、 12个一般城
             2023年华中区域 268个国家气象观测站的逐日平均                         市站和54个国家基本/基准站。
             气温、 平均最高和最低气温， 所选气象台站中的缺                           2. 3. 2 参考站的选取
             测值（缺测率 0. 75%）， 以缺测值前后各 5 年的平均                         分析不同类型气象台站气温序列的城市化影
             值替代。人口数量资料来源于河南省、 湖北省、 湖                           响关键在于选取不受城市化影响的参考站， 台站的
             南省统计局2020年第七次人口普查数据； 华中区域                          海拔高度、 下垫面的种类、 周围的建筑物密度等对
             DEM 90 m高程数据、 1980年和2020年土地利用/覆                    参考站的气温有显著影响。本文采用经验正交函
             盖数据取自资源环境科学与数据平台； 华中区域地                            数法（EOF）进行参考站的选取， 并对台站的地理位
             理信息数据取自全国地理信息资源目录服务系统。                             置、 人口数量和附近建筑分布加以限定。空间函数
                  气象台站的迁移是引起中国地面气温序列出                           第二特征向量反映城市化（如人口数量、 土地利用
             现非均一性的主要原因， 对地面气温序列的变化趋                            等因素）对气温的影响， 将第二特征向量为负值的
             势有一定的影响， 其影响程度与所迁站新、 旧站址                           气象台站作为参考站的备选站（陈正洪等， 2005）；
             的地理因素和环境密切相关。例如湖北武汉站                               将备选参考站中远离城市且所属城市城镇人口低
             2010年将气象台站由市区迁至市郊， 湖北通城站于                          于 20 万， 以台站为圆心、 半径 2 km 范围内建筑物
             1965 年和 2014 年进行了 2 次迁移。为保证研究结                     面积比例小于 35% 的台站选定为参考站。气象台
             果的可靠性， 运用 Pettitt 方法对所选取的 268 个气                   站地理位置及附近建筑分布情况依据 Google Earth
             象台站的年平均气温进行了均一性检验， 发现武汉                            遥感地图资料获取及估算。
             站未出现气温突变， 通城站在 2005 年出现了气温                             由于华中区域南北跨度较大， 为尽可能消除不
             突变， 而这并非由迁站所致， 因此认为武汉站和通                           同纬度对气温的影响， 分别对河南省、 湖北省、 湖
             城站气温序列的变化是连续的。如果某区域的大                              南省气象台站的年平均气温序列进行经验正交函
             部分台站气温突变点出现在相同或相近的几年内，                             数（EOF）分解， 分别选出各省的参考站， 对于每个
             这可能是气候突变的反应。通过查阅资料， 发现                             城市站一般选取一个以上参考站。为避免自然因
             Pettitt均一性检验结果中仅6个气象台站气温突变是                        素存在差异， 保证气温数据的空间一致性， 本文参
             由迁站所致， 因此在进行城市站和参考站的选取                             考邻站选取法（任国玉等， 2010）， 将某城市站定义
             时， 对迁站引起气温突变的6个气象台站不予采用。                           为圆心， 将城市站与参考站之间的距离 d 定义为半
                  为消除地理因子如地形、 海拔因素对气温的影                         径（d<200 km）， 圆内与该城市站海拔高度差值小于
             响， 选取 1994 -2023 年为气候参考期， 将华中区域                    100 m 的气象台站选定为该城市站的参考站， 邻省
             268 站逐年、 季的平均气温、 平均最高和最低气温                         的城市站可以跨省份选取参考站。在湖南省南部
             转化为气温距平值（以下简称气温序列）进行相关                             参考站较密集的区域舍弃了 3 个站点， 最终华中区
             分析。季节划分参照气象季节规定， 春季为 3 -5                          域共选定 20 个地面气温序列参考站。气象台站之
             月， 夏季为 6 -8 月， 秋季为 9 -11 月， 冬季为 12 月               间的距离公式如下：
             至次年 2 月。利用 Matlab 进行气温数据的 Pettitt 均                   d ( C 1 ，C 2) = r ⋅ arccos [ sin u 1 sin u 2
                                                                                                          （1）
             一性检验、 经验正交函数（EOF）模态分析， 利用                                        +cos u 1 cos u 2 cos (v 1 - v 2 ) ]
             ArcGIS 10. 5 处理 DEM 90 m 高程数据、 地理信息                式中： C 、 C 分别为城市站和参考站； ν 、 μ 为 C 站
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             数据和土地利用数据， 并绘制华中区域地形图、 土                           点的经度和纬度； ν 和 μ 为 C 站点的经度和纬度； r
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             地利用类型图和气温变化趋势的空间分布图。                               为地球半径， 取6371 km。
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