导致长期气候资料序列发生变化的因素主要有两个，一个是气候因素，反映天气和气候的实际变化；另一个是非气候因素，主要是观测台站环境及观测方法的改变，造成观测记录数据的非均一性。在气候变化研究中，真实反映天气气候变化的气候资料序列，被认为是均一性的时间序列。非气候因素变化导致观测记录数据的不均一，则属非均一性序列。气候资料的非均一性，直接影响到气候分析研究结论的准确性。气候资料序列非均一性检验和订正，是近代气候变化研究的基础。国内外许多专家在这方面做了许多研究工作，并取得了重大的进展^①②[1]。

^①李庆祥, 刘小宁, 张洪政, 等.中国近50年气温序列非均一性检验与订正研究.天气与气候, 2003, (2):169~177.

^② Proceedings of the First Seminar for Homogenlzatlon of Surface Climatological Dat a.1996.

气象台站历史沿革档案，是分析、研究非气候因素所产生的气候资料序列非均一性的重要背景信息。当检验气候资料序列达到一定的统计检验判断标准时，它是研究人员检验订正气候资料序列的重要参考依据。为此，世界气象组织 (WMO) 和许多国家都十分重视气象台站历史沿革信息的收集、存档和利用，并成为国际间气象数据交换所必须提供的元数据重要内容之一。但是目前在国内，因气象台站历史沿革变动，导致对气候资料序列非均一性的影响研究十分薄弱，许多人对气象台站历史沿革信息的重要性及应用价值尚缺乏认识。

本文根据建国后一些台站的历史沿革档案，就气象台站环境及观测方法的改变，对观测记录的均一性影响进行初步的分析和研究。

气象台站历史沿革是指有关台站的机构、人员、站址及观测任务、方法、仪器等变动情况的记录，它包含了影响气候资料序列均一性的重要信息。

为监测气候系统、把握气候变化和评估气候的影响，世界气象组织 (WMO)、联合国教科文组织 (UNESCO) 的政府间海洋委员会 (IOC)、联合国环境规划署 (UNEP) 和国际科学协会 (ICSU) 于1992年联合建立了全球气候观测系统 (GCOS)，以向科学界提供广泛的观测资料。为了保证资料的可用性，WMO要求其成员在提供GCOS系统的地面观测资料的同时也要提供台站的历史沿革信息。GCOS系统要求的台站沿革信息包括:台站标识、台站名称、台站地理位置、观测规范、仪器状况 (包括类型、高度、仪器周围环境)、资料统计方法、台站周围环境等16项25个要素项^[2]。

综合我国历次编报的气象台站沿革档案，以及WMO和国际上一些国家的气象台站沿革，其信息内容包括以下方面:(1) 台站标识:台站名称、台站的编号 (区站号、档案号、行政区划代码或其他的编号) 的变动。(2) 台站位置:所在行政地名 (省、直辖市、自治区和县、市名称)、站址经纬度、海拔高度、站址地名、通信地址、邮政编码的变动。(3) 台站环境:观测场下垫面状况、地理环境、人文环境、电磁环境、土壤植被状况、土地利用情况、四周障碍物的改变。(4) 台站性质:台站类型、级别的变动。(5) 台站组织:建站、撤站时间，隶属部门或机构、人事的变动。(6) 工作任务:观测项目和要素、观测次数和时间、夜间守班情况、发报种类的变动。(7) 仪器设备:使用观测仪器设备名称、仪器安装高度、仪器检定设备及更新情况。(8) 观测规范:使用的观测规范名称、版本，观测记录的统计处理方法及记录格式变动。(9) 观测资料:观测资料种类、各种气象要素观测记录年代。(10) 其他有关信息:记录中断观测的原因，以及与台站工作和观测记录结果的有关事项说明。

据文献②，气象台站沿革对气候资料序列非均一性影响程度如表 1所示。

表 1

表 1 气象台站沿革信息对气候资料序列非均一性影响程度

表 1 气象台站沿革信息对气候资料序列非均一性影响程度

从表 1可看出，台站迁移对观测记录的均一性影响最大，尤其对极端气温、雨量、风速有显著的影响。台站环境、观测仪器和安装高度、裸露程度，对观测记录的均一性也有较大的影响，其中观测仪器类型及其安装高度的变动，对风速气候资料序列非均一性的影响不容忽视。由此也可看出，气象台站历史沿革信息是分析长期观测所形成的气候资料序列均一性的重要背景资料。

我国许多气象台站都有过站址迁移的记录，一些台站还曾多次迁址，如北京市观象台建国后就曾迁移站址6次。有的台站虽然没有迁移，但随着社会和经济的发展，20世纪70年代以前还是在郊区或旷野，而现在则成了市区或集镇，台站周围的环境也发生了很大的变化。据笔者的不完全统计，建国后全国有81 %的地面基准站，在其确定为基准站之前曾迁移过站址；有70 %的地面基本站有过一次以上的迁站记录。其中大部分是因为台站周围环境改变，直接影响气象观测记录的代表性而进行迁址的。

观测方法的变动，集中反映在观测规范的变动上。建国以来，我国的地面气象观测规范曾作过多次的修改，重大变动有5次^[3~4] (见表 2)。

表 2

表 2 建国以来地面气象观测规范若干内容的变动情况

表 2 建国以来地面气象观测规范若干内容的变动情况

从表 2可以看出，建国后的50多年时间内，我国地面气象观测规范发生过多次重大变动，在气温、湿度、风向风速、降水等主要气象要素的观测中，观测仪器、仪器安装高度、观测时制、计算方法上都有变化。如温度表的高度1953年以前为1.5 m，1954~1960年改为2.0 m，1961年以后又改为1.5 m。风速仪器1953年以前大部分台站使用的风向风速器，1954年后改为维尔德风压器，1966年后又陆续更换为EL型电接风向风速计等等。随着大气探测技术的发展和自动气象观测站网的建设，我国地面观测仪器设备趋于多样化，某些传统的人工器测项目将逐渐用自动观测取代。综合考虑表 1的影响因子，这些变化对我国气候资料序列非均一性会产生多大的影响，是我们应特别关注的问题。

台站迁移和环境变化是影响观测记录均一性的重要因子。在历史气象资料应用中，如果发现台站的经纬度、拔海高度变动，就以为是台站迁移所致，那是片面的。在我国，气象台站经纬度、拔海高度变动，有三种情况需要判别清楚:①台站位置迁移，从一个地点迁至另一地点，站址经纬度、拔海高度发生变动；②台站站址经纬度、拔海高度因测量方法或查算方法不同而变动，但其站址并没有改变；③因为观测任务变动需要，将两个台站的区站号相互更换，导致两个台站站址经纬度、拔海高度的交错。

第一种情况，由于台站的真正迁移，对观测记录的均一性可能会有影响。第二种情况，台站没有迁移，对观测记录的均一性没有影响。第三种情况，人们往往误以为是迁站，其实，不是真正意义的迁站，而是由于区站号的互换和改变，导致两个不同台站气候资料序列的非均一性。这种情况需要通过台站沿革档案，才能找出其站址变动的真实原因。第三种情况应予重视。以天津市、天津西青区两个台站的气候资料序列的变动为例 (见表 3)，由于它们之间的区站号互换和改变，使两个台站的气候资料序列产生非均一。

表 3

表 3 天津市气象台与西青区气象站位置、环境及区站号变动情况

表 3 天津市气象台与西青区气象站位置、环境及区站号变动情况

再来比较两台站1月和7月年平均气温 (表 4) 可知，天津市和西青区1991~2000年1月份的平均气温相差可达1.8 ℃，7月份的平均气温相差在0.5 ℃左右。以1月份为例，两台站1981~2000年1月实际的平均气温资料序列如图 1所示。由于两台站的区站号互换，用户按区站号取得的两台站1981~2000年1月的平均气温资料序列则如图 2所示。

表 4

表 4 天津市气象台与西青区气象站1991~2000年逐年1月、7月平均气温比较

表 4 天津市气象台与西青区气象站1991~2000年逐年1月、7月平均气温比较

图 1

图 1. 1981~2000年1月天津市气象台与西青区气象站平均气温资料序列

图 2

图 2. 天津市气象台与西青区气象站号互换前后的1981~2000年1月平均气温资料序列

图 2中两台站1981~2000年1月平均气温资料序列，并不是真正反映天津市气象台和西青区气象站的实际情况。其中54527站的1月平均气温资料序列，1991年以前为天津市气象台观测的资料，而1992年后则为西青区气象站观测的资料。从1992年起，1月平均气温比1991年以前低1.2~1.8 ℃左右。54517站的1月平均气温资料序列，情况则相反。这种按区站号得到的气候资料序列，明显是非均一的。其所以产生非均一性，正是因为两台站的区站号互换引起的。

观测仪器变动对观测记录均一性的影响，主要反映在因仪器换型造成观测记录的不连续性。一般来说，观测仪器换型需要进行对比观测，并对观测记录进行比较、分析。但是，在存档的长年代气候资料序列中，只有不同时期、不同仪器的观测数据及其统计结果，并没有在对不同仪器观测的记录同步比较分析基础上进行数据序列订正。

观测仪器变动对观测记录的影响是明显的。表 5、表 6分别列举了风速、蒸发量两种气象要素，在同一时段内使用不同的观测仪器而造成观测记录统计结果的差异。

表 5

表 5 合肥1963年1~12月及年平均风速按不同观测仪器的观测记录统计结果比较

表 5 合肥1963年1~12月及年平均风速按不同观测仪器的观测记录统计结果比较

表 6

表 6 合肥2001年1~12月及年蒸发量按不同观测仪器的观测记录统计结果比较

表 6 合肥2001年1~12月及年蒸发量按不同观测仪器的观测记录统计结果比较

以上记录表明，两种不同仪器观测的同一时间的气象要素值差别是比较大的，尤其是小型蒸发器和E-601蒸发器。当这种差异大到一定程度时，不同仪器观测的记录应各自形成独立的资料序列。在实际资料应用中，要注意了解具体要素的观测仪器类型，避免把不同类型仪器观测的资料，混合在一个长序列中使用。否则，会影响气候资料序列的均一性。

以新疆乌鲁木齐 (43°47′N，87°37′E，拔海高度:909.0 m)1953年观测记录资料为例，其月、年平均气温值按不同的观测时制、观测时次所统计的数据资料结果见表 7，月平均气温绝对值相差最大达0.7 ℃。乌鲁木齐1951年1月~1953年12月的地面气象观测时间为新疆时区 (90°E)24次，1954年1月~1960年6月为地方平均太阳时的01 :00、07 :00、13 :00、19 :00共4次，1960年7月以后为北京时间的02 :00、08 :00、14 :00、20 :00共4次。观测时制、时间、次数的这种变动，对气候资料序列均一性产生影响的程度，也是值得关注的。

表 7

表 7 乌鲁木齐1953年1~12月及年平均气温按不同的观测时制、观测时次和统计方法计算结果比较

表 7 乌鲁木齐1953年1~12月及年平均气温按不同的观测时制、观测时次和统计方法计算结果比较

从以上个例比较分析可见，气象台站位置、环境、观测方法、仪器等沿革变动，可能直接影响到观测记录的比较性和连续性，是导致气候资料序列非均一性的重要因素之一。

我国的气象观测历史悠久，有的气象台站己有100多年的观测历史，这些历史气象资料是非常珍贵的。但是100多年来，社会在发展，科学在进步，无论是台站人员、环境，还是观测方法、仪器等都有许多重大的变动。在气候变化研究中使用的气候资料序列愈长，其台站沿革愈复杂，有关变动也愈多，对气候资料序列愈容易造成非均一的影响。因此，我们在应用这些历史资料时，应对台站的沿革有所了解，并对台站沿革是否影响气候资料序列的均一性作出正确的分析和判断。气象台站历史沿革信息是分析、研究气候资料序列均一性的重要背景信息和依据，有效地收集和保存气象台站历史沿革信息，是气候资料的重要基础工作。