概念
地面氣溫的時間變化：大氣的熱量主要來自地面，而地面熱量的多少又取決於地面熱量收支狀況。當地面的熱量收入（主要是太陽輻射和大氣逆輻射）大於熱量支出時，地面存儲的熱量增多，地面溫度升高，地面輻射增強，大氣吸收地面輻射後，地面氣溫隨之升高。反之，當地面熱量收入小於熱量支出時，地面儲存的熱量減少，地面溫度下降，地面輻射減弱，地面氣溫隨之下降。
近54年中國地面氣溫變化
20世紀80年代以來，國內學者對中國器測時期的氣候變化進行了很多研究，取得了大量成果。這些研究表明，中國近百年溫度變化與全球或北半球相似，均顯示出20世紀30～40年代和80年代以來兩個顯著增溫期，但相對於北半球中國30～40年代的溫暖期更為明顯，同時中國一些地區的夏季氣溫具有不同程度的降低趨勢。
近50年來我國地面氣候觀測資料空間覆蓋面和數據質量均較1950年以前有明顯改善。利用這些資料，國內學者對中國近50年來的氣候特別是氣溫變化開展了很多分析工作。對近50年地面氣溫變化的研究獲得了許多有價值的成果，增進了對我國器測時期氣候變化規律的認識。但是，對這個時期氣候變化的研究還需要深化，特別是，在現有的中國溫度序列中，資料的非均一性問題仍比較突出，而在全國或區域性近地面平均氣溫序列建立過程中，多數研究對此還沒有給予妥善處理。城市熱島效應對地面氣溫記錄和區域溫度序列的影響也是一個沒有解決的問題。此外，為了增強可比性，氣溫序列的建立需要採用國際上的標準方法。
研究套用國家基準氣候站和基本氣象站觀測網資料，對中國大陸地區近54年來近地面氣溫變化重新進行了分析。這項工作更新了原有的氣候要素時間序列。由於使用了比較密集的台站觀測資料，而且在資料的質量檢驗、均一性處理以及區域平均的統計方法等方面做了更細緻的考慮，使得新序列的可靠性得到提高。
資料
資料來源於中國氣象局國家氣象信息中心資料室提供的中國740個測站1951～2004年的逐年平均和逐月平均資料，這些站絕大部分屬於國家基準氣候站和基本氣象站，個別為一般氣象站。
在所用氣溫資料中，20世紀50年代初站點較少，1951年只有128個，1956年就達到433個，而1960年的站點數量已經接近650個，各年的站點數量變化不大，基本上都介於650～700之間。在這份資料中，具有30年以上連續記錄的台站數有666個，35年以上連續記錄台站數647個，40年以上連續記錄的台站數625個，45年以上連續記錄的台站數492個，而具有連續54年溫度記錄的台站數僅有98個站。20世紀50年代初期站點數量不僅少，而且空間分布也很不均勻，西部地區除了新疆有少量台站外，其他地區鮮有記錄；50年代中期以後西部的站點也逐漸增多，至1956年中國西部所有省區都有了觀測站。研究採用具有35年以上連續記錄的647個台站資料計算平均氣溫距平和氣溫趨勢。
在現有的地面氣溫資料中，一個突出的問題就是各種人為因素引起的非均一性現象。引起溫度資料非均一性的一個主要原因是觀測地點的遷移。全國氣象觀測站觀測時次、觀測儀器和觀測高度也曾有變化，這可能在溫度序列中引起額外的非均一性問題。為了解決這個問題，對1951～2001年的月平均氣溫資料進行了非均一性檢驗和訂正。對全部基準站和基本站的月平均氣溫序列中的明顯斷點進行了排查，並根據排查和台站歷史沿革記錄資料檢驗結果，對確認的人為偏差進行了訂正，即將檢測出的斷點或不連續點去除，使包含不連續點的時間序列變得“相對均一”。但是，由於城市化和增強的熱島效應引起的非均一性不存在明顯的不連續點，在這項研究中沒有給予訂正。通過訂正，使得包括台站遷移、儀器換型、觀測方法改變、計算方法變化甚至台站周圍環境的變化對資料均一性的影響儘可能減少到最小。由於訂正是以最新記錄為標準進行的，即把資料訂正到斷點以後的序列上來，這為序列的更新延長提供了便利。
方法
在建立全國平均地面氣溫序列時，提出計算區域平均氣候時間序列的方法，把中國整個區域按經緯度劃分格線，格線尺寸為2.5°×2.5°；然後將每個格線里所有站點的數據做算術平均，得到各格線的平均值；最後套用面積加權法計算所有格線點的平均值，獲得全國平均的氣溫時間序列。計算距平值的參考氣候期是1971～2000年。
氣溫變化空間特點
圖1 1951～2004年中國大陸年平均氣溫的趨勢圖1給出了1951～2004年中國年平均氣溫的趨勢係數等值線。全國範圍內，除四川盆地和川、闐交界地帶有較小的氣溫下降趨勢外，其他地方均表現為增暖。我國北方(秦嶺、淮河一線以北地區)和青藏高原的廣大地區、海南、雲南南部、東南沿海地帶以及江淮地區，年平均氣溫變化的趨勢係數都超過了0.4，增溫趨勢顯著(信度在0.01以上)。其中新疆東南、青海西北、西藏中部、內蒙大部、黑龍江大部、遼寧、河北北部、北京、海南以及雲南南部，年平均氣溫變化的趨勢係數更大於0.6，增溫趨勢非常顯著。
西南地區北部，包括四川盆地東部和雲貴高原北部，年平均氣溫呈下降趨勢，但並不是很顯著。這個區域的降溫現象早在多年前就已發現，90年代中開始略有回暖，但在所分析的時段內仍然表現為弱的降溫趨勢。
圖2 1951～2004年中國大陸季節平均氣溫的趨勢我國北方和青藏高原，除了塔里木盆地，其他地區一年四季氣溫普遍上升(圖2)。東北地區，除秋季外的其他季節增溫都比較明顯；內蒙古各個季節的增溫也都比較明顯；新疆冬季增溫明顯，南疆地區的春、夏、秋季平均氣溫略有下降；青藏高原秋、冬季的增溫最為顯著，其中青海西北部是全國秋、冬季增溫最快的地區。
包括華東和華中的長江中下游地區、淮河流域夏季平均氣溫有一定下降趨勢，但春、秋、冬季都存在增溫趨勢，特別是在江北、蘇南和上海地區，增溫趨勢比較明顯。華南地區，除了廣西和福建部分地區在春季有一定降溫趨勢外，其餘地區一年四季呈微弱增溫趨勢，其中珠江三角洲地區夏、秋季增溫明顯，海南四季的增溫都比較明顯。西南地區和四川盆地四季平均氣溫都有一定下降，春季降溫尤為明顯。雲南南部一年四季的增溫都很明顯。
因此，我國四季增暖在北方最為顯著，其中春季的增暖主要在東北地區，秋、冬季的增暖主要在華北和西北地區。從春季經夏、秋到冬季，主要增暖區域有自東向西轉移並擴大的趨勢；全國季節性的降溫區域主要發生在南方，春季和夏季的變涼比較明顯，其中春季的降溫主要在西南地區，而夏季的變涼主要發生在長江中下游地區。從春季到夏季，我國南方的降溫地區有從西向東遷移趨勢。
研究結論
分析表明，近54年我國年平均氣溫的變暖速率比同期全球或北半球平均高得多，成為全球變暖最明顯的地區之一。變暖的空間和季節特徵與北半球情況相似。由於春、秋季的明顯增暖，中國大陸大範圍地區的氣候或溫度生長期已經顯著變長。冬季和春、秋季溫度的明顯增暖也導致冷空氣和寒潮活動的顯著減弱，對經濟社會生活和生態系統產生了不可忽視的影響。
值得提出的是，研究給出的全國平均溫度變化趨勢或速率比過去分析結果要大。例如，根據估計，1951～1995年期間全國年平均氣溫增加速率為0.13℃/10a左右；1951～2002年間全國年平均氣溫增加速率為0.17℃/10a左右；1951～2001年間年平均氣溫增加速率是0.22℃/10a；而研究獲得的1951～2004年期間年平均氣溫增加速率達到0.25℃/10a。造成這種差別的原因主要有兩個：一是全國範圍增暖在近些年非常明顯，研究序列由於採用了最新的資料，包含最顯著的增溫階段，所獲得的溫度上升趨勢也就更加顯著；二是採用經過非均一性訂正的資料建立全國平均溫度序列，所獲得的平均氣溫變化趨勢一般比原始資料分析結果更為明顯。這是因為，溫度資料的非均一性檢驗主要是針對台站遷移引起的不連續點，訂正也主要是對台站由城鎮建城區向郊區遷移所引起的誤差進行糾錯，這一過程往往恢復了單站城鎮化影響造成的地面氣溫上升趨勢。
對於造成我國年代以上尺度氣溫變化的原因，還難以給出明確的結論。多數氣候學者相信，近百年、特別是近50年的增暖可能主要是由增強的溫室效應所引起的。儘管有關冬季和春季溫度重建的研究指出，最近我國東部的冬季增暖在近2000年歷史氣候序列中可能不是獨特的，過去有更溫暖的時期，秦嶺地區近50年春季溫度在過去300多年裡也是比較低的，但在青海祁連山地區的樹輪氣候分析表明，20世紀特別是近50年來的增暖可能確實是過去1000年內所沒有的，說明自然的氣候因子可能不是祁連山地區近期變暖的主要原因。最近，國內開展的氣候模式模擬工作也表明，當考慮了大氣中溫室氣體濃度、氣溶膠濃度、太陽輻射和火山活動等強迫因子變化的影響時，模式模擬的20世紀中國近地面平均氣溫與觀測的氣溫變化比較一致，說明增強的大氣溫室效應可能是我國氣候變暖的主要原因。
但是，在根據地面觀測資料和模式分析識彆氣溫變化原因的過程中，還有很多問題需要解決。其中一個重要的問題是，城鎮熱島效應增強的影響究竟在多大程度上還保留在近地面氣溫序列中。一些研究指出，我國城鎮化過程對地面氣溫記錄的影響是比較顯著的。當然，也有研究認為，從大範圍來看，由於城鎮化或局地環境變化對氣溫序列的影響是微弱的。最近對我國部分地區的分析表明，在國家基準氣候站和基本氣象站的記錄中，1961～2000年期間，由於城鎮化影響引起的近地面氣溫上升對觀測到的年平均氣溫增加趨勢的貢獻非常明顯，北京地區甚至達到70%左右，天津和山東地區至少也有20%～30%，華北地區作為一個整體接近40%。如果剔除城鎮化對近地面氣溫的影響，1961～2000年期間北京地區的背景年平均氣溫可能僅上升0.25℃，增溫速率降為0.06℃/10a；但1979～2000年期間北京地區背景年平均溫度上升仍達0.75℃，增溫速率為0.35℃/10a。
顯然，全國其他城鎮測站可能也在不同程度上存在這個問題。如果這一點得到證實，研究給出的全國平均氣溫變化趨勢的估計值就將明顯偏高，但預計這種偏差可能不會超過一半以上。假如華北地區的分析結果對於全國有代表性，則剔除城市化影響後，近54年全國年平均氣溫上升值當為0.78℃，增溫速率約1.5℃/10a。為了有效檢測中國地區對可能由人為溫室效應增強引起的全球氣溫變化的回響程度和速率，城鎮化造成的觀測點升溫問題需要進行深入研究，並從全國或區域平均的溫度序列中予以剔除。
與城鎮熱島效應增強有聯繫的是區域尺度上的土地利用變化，後者可能也對近地面氣溫記錄產生一定影響。儘管我國基本的土地利用方式和土地覆蓋分布格局早在20世紀以前就已經形成了，1950年以來仍發生一定變化。氣候模式敏感性分析表明，當土地利用和土地覆蓋出現明顯變化時，近地面氣溫等氣候要素也將改變，夏季和年平均溫度可能增加。顯然，從觀測的溫度序列中分離土地利用和土地覆蓋變化的影響還十分困難，但不能排除其對現有近地面氣溫記錄產生一定影響的可能性。
另一個重要問題是海氣系統年代以上尺度的低頻濤動，這種低頻振盪得到觀測分析的證實。例如，北大西洋濤動(NAO)或北極濤動(AO)對北半球特別是歐亞大陸氣候具有重要影響，在其正位相階段中高緯度歐亞大陸近地面平均氣溫一般也顯著偏暖。自1985年以來，NAO正處於強的正位相階段，顯然已經對北半球特別是歐亞大陸的增暖起了不小的作用。太平洋年代際濤動(PDO或IPO)及其與之相聯繫的ENSO多年代變率也十分重要，IPO的正位相階段一般對應全球和北半球的偏暖時期，據估計，在年代尺度上PDO或IPO大致可以解釋一半左右全球表面溫度的變率。1978年以來IPO處於正位相階段，表現為西南和西北太平洋表層海溫偏冷，但熱帶、副熱帶中西太平洋和赤道東太平洋表層海溫偏暖。還不清楚，太平洋海溫的低頻變化對我國近地面氣溫有什麼影響。
但是，近50年來東亞或我國的季風強度已經出現了變化，並且可能對我國近地面氣溫變化造成重要影響。季風的變化不僅可能與NAO或AO有關，而且可能與太平洋的年代以上尺度濤動存在某種聯繫。如果這種聯繫存在，太平洋海表水溫的變化就同樣可能對我國近地面氣溫的年代或多年代變化產生影響。
當然，有一種觀點認為，即使能夠證明海氣系統的低頻波動在全球或北半球近地面氣溫變化中起到重要作用，仍不能排除人類活動影響的主導作用，因為增強的溫室效應可能已經改變了海氣系統濤動的正常模態，這種可能性是存在的。但是，對古海洋和古氣候代用資料的分析似乎不支持這一觀點，一些代用資料分析表明，類似這樣的海氣系統濤動模態在過去不是罕見的現象，因而至少還不能排除當前的變化仍然是低頻自然振動一部分的可能性。
此外，有關各種外強迫因子變化的真實歷史以及氣候系統對於這些輻射強迫(特別是太陽輻射和火山噴發產生的氣溶膠)變化的敏感性，仍沒有很好解決；用於研究過去氣候變化原因的氣候模式也不很成熟，還有很大的改進餘地。所有這些都進一步增加了器測時期氣候變化原因識別的難度。
我國地面氣溫參考站點遴選
城市化特別是城市熱島效應的加強，對氣象台站的地面氣溫觀測造成了明顯影響。為了檢測、評價和訂正這種影響，需要遴選具有代表性的鄉村站或參考站。本文針對我國氣象觀測的具體情況，提出遴選參考地面氣溫站點的依據、原則、方法和步驟。
研究目的、現狀和意義
全球和區域氣候變化檢測需要可靠的地面觀測資料，地面氣溫觀測資料的質量和可靠性尤其關鍵。但是，器測時期的氣溫資料存在著諸多問題。其中一個重要問題是城市發展造成的台站觀測資料偏差，顯著影響了對氣溫變化趨勢的估計。例如，美國國家氣候資料中心(NCDC)等在建立全球近地面平均氣溫序列時對資料的非均一性問題有所考慮，其他區域平均氣溫序列研究也對此給予重視，但對於城市化因素的影響，這些作者沒有給予充分考慮。城市化影響問題不解決，就無法得到代表大區域或全球平均的氣溫序列，氣候變化的檢測研究也就難以得出令人信服的結論。
我國擁有相對完整的地面氣候觀測系統。利用國家基本氣象站和基準氣候站(以下簡稱國家站)的觀測資料，國內學者開展了大量研究，發現近100年我國地面氣溫變化趨勢與北半球或全球大致相似，但在細節上又存在差異，近50年的增溫比北半球明顯得多。近年來，一些研究者對西部地區早期資料缺乏問題給予注意，在資料的非均一性處理和區域平均的統計方法上做了更細緻的考慮。但迄今我國的研究也沒有把城市化影響問題考慮周全。另一方面，我國的城市化進程異常迅速，對城鎮氣象台站的地面氣溫記錄造成了顯著影響，需要在未來的分析中給予認真對待。例如，1961～2000年華北地區大城市站城市熱島效應引起的增溫為0.16℃/10a，對總增溫趨勢的貢獻達47.1%；國家站的熱島增溫率為0.11℃/10a，占總增溫趨勢的38%左右。
造成這種現象的原因不難理解。由於歷史和獨特的社會經濟條件，國家站最初多設在城鎮邊緣地帶。隨著城鎮發展，特別是改革開放以後快速的城鎮化，這些台站逐漸為城區所包圍。許多台站位於城鎮建成區內，周圍聳立起大量的人工建築物。在這種情況下，一些台站被迫遷移，遷至城市郊區。在快速城市化的平原地區，由於遷站距離不夠長，若干年(常常幾年到十幾年)後，新站址再次被建成區包裹，觀測環境又一次惡化，其中一些台站就又選擇外遷到郊區。
圖3 城市邊界層的熱島穹隆剖面示意圖一般情況下，不論站址位於城區還是郊區，城市熱島效應對於大中城市台站地面氣溫記錄的影響都是難以避免的。這是因為，在無風或微風的條件下，城市區域的相對熱空氣是呈穹隆狀分布的。圖3表示在無風條件下，一個城市邊界層內熱島穹隆的理想分布情況，可大體代表氣候垂直剖面。熱島穹隆內某一特定等溫線(面)與地面的交界線不一定止於建成區邊界上，而是常常位於郊區的某個位置。城市越大，近郊區就越可能位於熱島穹隆下方，位於近城區或郊區的氣象站也就越容易感受到城市熱島效應及其隨時間變化的影響。
人們在建立和分析區域地面氣溫序列時，開始對台站遷移等造成的資料非均一性給予更多關注，並採取各種方法對其進行了訂正。通常情況下，這種訂正是必要的，因為訂正後可以獲得比原來更為均一的單站氣溫資料序列。但是，由於多數情況下均一化訂正是對遷站引起的人為序列斷點進行修補，並以當前站址的氣溫記錄為標準糾正資料序列，而遷站通常又是由城區或近城區遷往郊區，訂正後的氣溫序列在一定程度上恢復了城市熱島效應引起的增溫趨勢。
圖4 台站遷移引起的氣溫序列非均一性及其訂正圖4表示理想情況下氣象站點不斷從城區向郊區遷移所造成的影響。當站點處於城區時，氣溫比較高；由於觀測環境不代表背景氣候條件，站點被遷到郊區或遠郊區，這導致氣溫突然下降，形成一個不連續點；經過若干年，在中國東部的大城市，常常只有10多年，城市化使得站點再次被建成區包圍，氣溫上升到一個新水平，站址再遷移到郊區，形成新的不連續點。在進行氣候變化分析時，研究者需要把遷站造成的這些不連續點即非均一性進行訂正，但訂正的氣溫序列則獲得了更大的增溫趨勢，因為這個過程把原始序列中削弱了的城市化影響恢復過來了。在分析美國地面氣溫資料序列時發現了這種現象。中國均一化訂正的區域平均地面氣溫序列增溫趨勢也比原始序列略高。由於元數據的缺失，對於遷站引起的非均一性斷點的訂正是不完全的，因此是否進行訂正對區域平均氣溫序列中城市熱島效應偏差數值的影響仍比較有限；但在更完全訂正的情況下，這個問題就會進一步突顯出來。
因此，根據國家站地面資料建立的全國或區域平均氣溫序列，在很大程度上還保留著城市熱島效應引起的偏差，難以代表基準氣候狀態和區域氣候變化趨勢。當採用均一化訂正的資料序列時，城市熱島效應偏差可能會更明顯。
表1 2007年我國城鎮建成區面積及其占陸域國土面積的百分比對於全球和區域氣候變化檢測、預估和影響研究來說，城市都不具有代表性。在全球陸地上，城市建成區面積所占比例很小，不及1%。根據住房和城鄉建設部城市、縣城和村鎮建設統計公報，2007年我國城市建成區面積為3.5萬km ，僅占陸域國土面積的0.36%(表1)；即使加上所有縣城和建制鎮，我國城鎮的建成區面積也只有7.7萬km ，僅占陸域國土面積的0.80%。檢測和預估全球和區域氣候變化信號，以及評價氣候變化對農業和水資源等部門的影響，都需要了解城市之間占陸地面積99%以上的曠野和鄉村區域的氣候變化趨勢。因此，對於全球和區域氣候變化研究，需要把城市化引起的地面氣溫等氣候要素趨勢作為系統誤差，予以剔除。
獲得具有一定時間長度的區域背景平均氣溫序列有兩個途徑：①在觀測站網中剔除那些受城市化影響嚴重的台站，這是以犧牲具有較長連續記錄的資料序列為代價的，其後果是往往無法獲得足夠長的區域和全球平均氣溫序列；②對檢測出有城市化增溫偏差的台站資料序列進行訂正，但由於缺乏必要的臨近參考站長序列資料，這種訂正的效果通常也不盡如人意。儘管如此，為了獲得具有一定時間長度的氣溫序列，第2個途徑幾乎是氣候變化檢測研究者的選擇。
上述2個途徑實際上都需要獲得代表區域背景氣候變化的台站資料，但第1個途徑是在剔除受到城市化影響嚴重的台站後獲得的，通常是把附近居民點人口總數或密度大於規定閾值的台站剔除掉。實踐表明，為了獲得具有一定數量的長序列站點，所選的觀測網中往往仍存留許多城市站，不能作為嚴格意義上的背景站；第2個途徑則是通過設立若干標準，主動遴選背景或參考氣候站，再利用這些台站資料檢測和訂正目標站的城市熱島效應影響，所用標準除台站附近居民點人口總數或密度外，有時還考慮其他直接或間接表征城市化水平的指標。
研究的目的是，從具有較長時間記錄的全國氣象觀測站網中，遴選出一定數量的地面氣溫參考站。有了這樣一個參考站網資料，希望可以對近幾十年來城市化導致的國家站或城市站地面氣溫的增溫偏差進行評價和適當訂正。參考站網資料也可直接用來分析最近50來年全國範圍的地面氣溫變化和變異規律。此外，這項工作確立的遴選氣溫參考站原則和方法，還可以為新的國家基準氣候站網設計提供一定參考。
思路和原則
我國有國家級地面氣象站700個左右，一般站1800多個，所有台站加起來共2615個。從哪個站網中確定參考站，對於保證遴選結果的代表性和可信性至關重要。曾使用我國東部有限的台站(主要是國家基準氣候站，部分為國家基本氣象站)資料，把附近居民點人口少於10萬人的台站作為參考站。在這個區域，這種規模的城鎮站在國家站里極為稀少；另一方面，這種台站城鎮化造成的增溫也是很明顯的，一些甚至比大中城市站的城市化增溫還大。使用全部國家站資料，採用的資料數量明顯增多，並對資料進行了均一化訂正。但我國國家站多數也是城鎮站，東部地區尤其如此，從中遴選和確定參考站仍然非常困難。由於這個原因，這兩項研究均未能發現中國城鎮化對地面氣溫變化趨勢具有顯著影響。這同近年來許多其他作者通過採用全部站網資料確定參考站所獲得的分析結果存在較大差異。
從包括一般站網的所有台站中遴選參考站是必須的。包括了一般站後，站網資料的數量和密度均比僅使用國家站資料增加3倍左右，東部城市和人口密集的區域增加幅度還要大。更重要的是，由於一般站更可能建立在鄉鎮附近，這樣就可以保證獲得足夠數量的脫離了城市化影響的參考站點。
研究在遴選地面氣溫參考站的過程中，規定以下5條原則。這些原則參考了WMO確定全球氣候觀測系統(GCOS)陸地表面站網(GSN)的原則和思路，但由於目的不同，一般比後者要求更為嚴格。
(1)資料序列足夠長，時間連續性高。連續記錄的長序列參考站資料是比較評價目標站城市熱島偏差的前提條件。理想情況下，參考站觀測時間長度應該與目標站完全一致，例如目標站有80年觀測記錄，參考站資料序列也達到80年。但由於參考站很多將從一般站網中選取，而一般站建站時間通常較晚，獲得與目標站觀測記錄長度一致的參考站十分困難。在這種情況下，參考站的觀測長度一般比目標站的短。由於評價和分析是在全國和區域尺度上開展，規定統一的參考站觀測起始時間點是必要的。這要照顧到多數候選站的記錄長度，也要考慮所獲得的目標站城市熱島增溫趨勢結果是有意義的。
(2)遷站次數少，遷站等造成的資料非均一性可以證實和訂正。遷站是造成地面氣溫序列非均一性的主要原因之一。頻繁的遷站將產生一系列非均一性斷點，給資料序列的連續性和可靠性造成影響。由於檢測技術的局限和元數據的可獲得性等問題，不是每一個斷點都能夠識別和確認，訂正起來也就十分困難。因此，作為參考站的候選台站，最好沒有經歷遷站。在最近的50年中，沒有遷站記錄的台站數量較少，國家站中不足33%，一般站中不足35%。如果要求均無遷站記錄，候選站的數量將大大減少。在這種情況下，只好規定遷站的次數儘可能少，並具備完善的台站沿革記錄，以便對斷點進行可靠檢測和訂正。
(3)避開各類人口密集的城市地區，選擇附近人類活動程度和性質對廣大區域有代表性的台站，這是最重要的，也是難以做到的。近年的許多分析都發現，大中城市和特大城市台站記錄的地面氣溫趨勢中，城市化的影響十分顯著。根據這一原則，參考站應該位於真正的鄉村、農田、曠野和各種自然生態群系內，但在我國這樣的台站鳳毛麟角。現實與理想的差距比較大，能夠做到的也只能是盡最大可能，選擇那些代表性相對較好的站點。因此，一些參考站不可避免地仍將坐落於鄉鎮甚至小城市等居民區附近。已有的分析說明，城市規模越大，台站附近城市化增溫也越顯著。鄉鎮和小城市站雖然仍能感受到城市化的影響，但和其他各類規模城市站比較，其同期的總增溫和熱島增溫率是最小的。這為選擇附近居民點人口較少的台站提供了依據。
(4)達到一定數量，空間分布相對均勻。地面氣溫變化和變異在空間上的持續性比較好，但比城市尺度大的各種區域性因子仍然使其具有較明顯的空間差異。為了充分反映這種區域差異性，所選的參考站需要達到一定數量，在空間分布上也要相對均勻。遵循這一原則有時可能要求在難以尋找參考站的地區適當降低標準。這樣做是為了在區域範圍內能夠對目標站的城市熱島偏差進行評價。例如，在我國東部的平原地區，許多原來台站所在鄉鎮已經發展成為小城市，真正位於鄉鎮的台站極少。在這種情況下，就需要綜合考慮台站所在地人口、經濟發展水平和具體位置等條件來選擇參考站。
(5)對於各類自然和人工環境具有代表性。這一原則與上一條原則有密切聯繫。在參考站密度和分布達到要求的情況下，各類大的自然和人工環境條件一般可以獲得記錄。在山區和沿海等自然環境梯度較大的區域，氣溫變化和變異的空間差異不一定也大，這和氣候學上的氣溫分布特徵不同。因此，僅就氣候變化研究來說，這些區域參考站的密度與其他區域可以相近。
研究結論
地面氣溫變化特徵是氣候變化研究的關鍵科學問題。我國具有相對密集的氣象觀測網，這個觀測網在長期的氣象業務和科研中發揮了巨大的作用。但是，我國現有氣象台站網當初不是為氣候變化研究設計的。氣候變化研究要求地面氣溫觀測資料序列具有長期性、連續性、均一性和代表性。頻繁的遷站和觀測環境的改變對我國地面氣溫資料序列的均一性和代表性造成了嚴重影響。從根本上改變這種現狀則需要建立全新的基準氣候觀測系統，但這無法滿足當前的研究需求。
當前的研究工作仍需要利用現有的觀測站網資料。為此，有必要對現有觀測網中的台站進行甄別，遴選出可用於地面氣溫變化研究的站點。研究在這方面進行了嘗試。在確定了基本原則以後，提出了遴選地面氣溫參考站的具體方法和步驟，最後確定了138個參考站。這些台站是所可能獲得的、能夠大體代表背景地面氣溫變化的地點，其長期地面氣溫資料可用作其他台站城市化增溫偏差評價和訂正的參考，也可直接用於我國地面氣溫變化的分析。
研究遴選的地面氣溫參考站在東部平原地區還較稀少，將來應結合更詳細的台站信息加以補充。還需要指出的是，這裡給出的參考站還不是真正意義上的區域背景氣溫站，這些台站仍然存在局地較強人為干擾問題；這些台站能否用作基準氣候站，還值得進一步探討。因為研究確定的遴選原則和標準在實際執行過程中不得不一再打折扣，同時這些原則和標準也主要是針對氣溫變化研究提出的，降水和風速等其他要素變化研究將有不同的要求。但是，提出的遴選思路和方法，對於國家基準氣候站網設計或將具有一定借鑑意義。
