四川若爾蓋高寒濕地生態站2022 年梯度氣象觀測數據集

曹永強, 胡健1,*, 黃秋成1,, 張偉1,, 雷俊鋒1,, 汪輝1,, 陳有軍1,,周青平1,

1.西南民族大學，四川若爾蓋高寒濕地生態系統國家野外科學觀測研究站，成都 610041

2.西南民族大學，青藏高原研究院，成都 610041

引 言

青藏高原被譽為“中華水塔”，其生態地位非常重要且獨特。作為國家重要的生態屏障，它在維護國家安全方面具有不可替代的戰略地位[1]。青藏高原東緣部的若爾蓋高原，其高寒濕地的面積約為13.3×106hm2，是青藏高原最重要的植被類型，在水源涵養、農牧業發展以及生物多樣性維持方面具有深遠意義[2]。氣象數據不僅是科學研究中不可或缺的基礎性背景數據，也是國家和地方應對氣候變化必須參考的重要數據資料[3]。在若爾蓋高原典型高寒濕地開展定位氣象監測，獲取區域尺度下的氣象數據，分析氣候變化對濕地生態系統的影響，為該區域的農業、畜牧業以及濕地的管理提供了科學的理論依據，更能提升氣象預報和區域防災減災能力[4]。

四川若爾蓋高寒濕地生態系統國家野外科學觀測研究站（簡稱“若爾蓋站”）[5]，在2021 年10月正式成為國家野外科學觀測研究站（National Ecosystem Research Network of China，CNERN）重要成員之一，屬于國內當前唯一的高寒濕地生態站，以典型高寒濕地和草原為研究對象，以在全球變化與人類活動的影響背景下，典型高原濕地和草原生態系統的演替與反饋為主要觀測研究內容。若爾蓋高原分布有研究站5 所，與其所對應的觀測樣地有17 處，而若爾蓋站架設了若爾蓋高原上唯一的梯度氣象觀測場（2 m、6 m、12 m、16 m、20 m）。梯度氣象觀測場是一個綜合探測系統，集多層、多參量觀測系統于一體，實現一定高度內的風溫濕梯度信號參量的綜合自動觀測。例如，甘肅金塔站架設的氣象梯度觀測站（10 m、30 m、50 m、75 m、100 m），對監測到的風溫濕等氣象因子進行數據分析，可以得到局地氣候的一般性規律，根據此規律可以為氣象預報提供準確、可靠的依據，為當地農業的發展起到了積極、重要的作用[6]。若爾蓋站的垂直梯度氣象觀測場可以收集青藏高原東緣的氣象因子基礎數據，通過對其進行分析和挖掘，可以更好地了解若爾蓋高原的氣候變化以及環境影響，并為保護典型高寒濕地的生態環境、農牧業發展提供科學依據和技術手段[7]。

為體現數據共享理念、挖掘數據潛在價值，若爾蓋站公開發表2022 年梯度氣象觀測場的氣象數據。本數據集整理了2022 年若爾蓋站的梯度氣象觀測數據24 項氣象指標，共計8760 條日尺度數據，具體包括距離地面2 m 的大氣壓、降水、總輻射、光合有效輻射，距離地面2 m、6 m、12 m、16 m、20 m 高度的空氣溫度、相對濕度、風速以及20 cm、40 cm、60 cm、100 cm、150 cm 土層的土壤溫度等，以期為若爾蓋高原生態環境保護、揭示高原大氣環境變化規律及科學研究提供數據支撐，從而更好地為生態系統功能服務。

1 數據采集和處理方法

1.1 數據采集樣地描述

若爾蓋站（32°49′51″N, 102°35′1″E, 3484 m）位于青藏高原東緣部（圖1），該區域屬于亞寒帶亞濕潤氣候區，是國內最大的高寒沼澤濕地區，也是國家重點的水源涵養功能區和生物多樣性熱點區。從區域和生態系統代表性上看，若爾蓋站位于若爾蓋高原上，該高原屬于黃河流域白河一級支流的流域，在這個區域內廣泛分布著典型的高寒草甸和濕地生態系統。在印度洋西南季風以及太平洋東南季風的共同作用下，該區域降水較為充沛（年均降水量749.1 mm），年均氣溫為1.4 ℃，年均日照時數為2158.7 小時，80%集中在5–8 月，年均降雪日數為76 天。冷暖季節分明，水熱同期，雨季主要集中在5–10 月，剩余月份降水量僅占全年降水量10%[8-11]。

圖1 若爾蓋高原及站點位置圖Figure 1 Zoige Plateau and the site location

若爾蓋站梯度氣象觀測場（25 m×25 m）于2021 年9 月建立在站內1 km 典型的高寒草甸生態系統內（32.83°N, 102.57°E, 3484 m）。研究區附近植被發育十分繁茂，分布均勻，植被以高寒草甸為主，土壤類型以泥炭土、亞高山及高寒草甸土為主，由于受到長期氣候和人為因素（人工種植高山柳）的共同作用，植被多為莎草科（蒿草屬Kobresia和苔草屬Carex）、禾本科和多種雙子葉草本或灌木植物組成的高寒草甸[8,12]。

1.2 數據采集方法

數據均來自WS3000 自動觀測監測系統每日采集的氣象監測數據，具體的觀測儀器及型號、儀器制造商及數據采集器等相關信息詳見表1。若爾蓋站氣象數據觀測高度見表2（所有數據均為數字型），2022 年1 月1 日至2022 年8 月15 日氣象要素的原始數據采樣頻率30 min，儲存于CR1000中，導出原始數據；8 月15 日之后為1 min，儲存于CR1000 中，導出原始數據后，計算其30 min的平均值儲存在新建的Excel 表中。野外觀測數據的缺失在氣象監測中是一種常見情況，可能是由于梯度觀測儀器本身的穩定性和異常天氣等不可控因素導致。為了填補缺失的數據，進行數據插補是非常有必要的，對于短時間（小于2 小時）缺失的常規氣象數據，采用線性內插法進行插補；對于長時間缺失的氣象監測數據，基于若爾蓋站的自動小型氣象站同期的觀測資料進行插補。

表1 若爾蓋站梯度氣象觀測項目所用分析儀相關信息Table 1 Relevant information of the analyzers used for the gradient meteorological observation project at Zoige Station

表2 若爾蓋站日尺度梯度觀測氣象指標數據集表單內容Table 2 Daily-scale gradient observation meteorological index form content of Zoige Station

2 數據樣本描述

2.1 數據集與數據量

本數據集是若爾蓋站2022 年1 月1 日–12 月31 日的日尺度數據集，總數據量530 KB，總條數8760，由24 個表單組成，每個表單對應一個逐日觀測要素（共365 日）。

2.2 數據文件示例

以2022 年若爾蓋站1 月1 日梯度氣象觀測的氣象要素數據表頭說明（表2），所有氣象要素均以數字型形式表示。

3 數據質量控制和評估

為滿足生態系統研究的需要，避免減少出現數據缺失和記錄異常的現象，若爾蓋站氣象數據管理包括對傳感器和探頭的檢查和維護，以及對觀測數據的保存、整理、分析和統計。工作人員需要對數據進行多方面的數據質量控制，以便獲取高質量的氣象數據。2022 年10 月12 日12 m 空氣溫度由于儀器問題而出現異常，因此剔除，這一部分缺失占全部數據的0.35%，但通過若爾蓋站其他小型氣象站（CR3000 點將科技）進行了插補?？傮w上，本數據集完整度較高。表3 為氣象數據質量控制和評估方法[13-15]。

表3 若爾蓋站氣象數據質量控制和評估方法Table 3 Methods for quality control and evaluation of meteorological data at Zoige Station

4 數據價值

青藏高原是全球氣候變化最為敏感的一個地區，是陸地生態系統對氣候變化反饋和調節過程的典型地帶[16-17]，梯度氣象觀測是測量大氣中的溫度、濕度和風速等物理量隨垂直高度的變化方法與技術[18-19]。通過在若爾蓋高原架設梯度氣象觀測不同高度的氣象數據，可以很好地了解大氣中的溫度、濕度和風速等參數的變化規律，從而更好地了解所在區域的天氣現象和氣候變化[20]。本數據集真實可靠且與其他野外站氣象數據格式統一，具有良好的參考價值。常規氣象要素的高質量觀測，可以更好地讓農、牧、草等相關領域的研究者了解當地的氣候、地形、土壤以及植被特征的基礎。

數據作者分工職責

曹永強（1997—），男，甘肅人，碩士生，研究方向為濕地恢復生態學。主要承擔工作：數據整理、分析與論文撰寫。

胡?。?990—），男，四川人，博士，副研究員，研究方向脆弱生態系統保護與修復研究。主要承擔工作：數據收集與管理。

黃秋成（1998—），男，江蘇人，工程師，研究方向氣象觀測。主要承擔工作：數據整理和質量控制。

張偉（1994—），男，內蒙古人，碩士，研究方向牧草栽培與育種。主要承擔工作：數據采集與處理。

雷俊鋒（1997—），男，四川人，碩士，研究方向濕地水環境觀測。主要承擔任務：數據質量分析。

汪輝（1989—），男，河南人，博士，助理研究員，研究方向草類育種與種子科學。主要承擔工作：數據監測與質量控制。

陳有軍（1984—），男，甘肅人，博士，助理研究員，研究方向牧草栽培與育種。主要承擔工作：數據管理與統籌。

周青平（1962—），男，甘肅人，博士，研究員，研究方向牧草栽培與育種。主要承擔工作：數據管理與統籌。