胡 蓉，楊長(zhǎng)登，鄧 岑

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000)

玉屏新舊站址氣象要素對(duì)比分析

胡 蓉，楊長(zhǎng)登，鄧 岑

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000)

對(duì)玉屏縣2012年各月新站與舊站址的氣壓、氣溫、地溫、相對(duì)濕度、降水及風(fēng)等氣象要素差值進(jìn)行分析，結(jié)果表明：新址的氣溫、氣壓、相對(duì)濕度低于舊址，對(duì)比誤差變化具有很好的一致性，且變化差異較小；新址的風(fēng)速大于舊址，靜風(fēng)頻率明顯比舊址偏少；新址年最多風(fēng)向與舊址2000年以前多年平均值基本一致；新、舊站址地面溫度各月差值對(duì)比差異較大，且一致性變化規(guī)律不明顯，尤其在高溫季和低溫季，地面溫度反差很明顯，這主要是新站的周邊環(huán)境及下墊面與舊站不同等原因所引起，需要連續(xù)觀測(cè)訂正。

氣壓；氣溫；相對(duì)濕度；降水；風(fēng)；地面溫度；新站與舊站；對(duì)比分析

1 引言

臺(tái)站搬遷需要進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)[1]，近年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快，搬遷臺(tái)站越來(lái)越多，研究對(duì)比臺(tái)站搬遷前后所取資料的差異的文章不在少數(shù)[2-4]，雖然如此，地理因素，地形因素直接影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果。因此仍然有必要對(duì)玉屏站2012年搬遷前后的資料進(jìn)行對(duì)比分析，給出相應(yīng)修正值，為玉屏站氣象服務(wù)觀測(cè)資料的訂正及延續(xù)應(yīng)用提供借鑒依據(jù)。

2 觀測(cè)儀器及使用軟件介紹

新、舊站觀測(cè)儀器均為江蘇無(wú)線電科學(xué)研究所有限責(zé)任公司提供的ZQZ-Ⅱ型7要素自動(dòng)氣象觀測(cè)站，統(tǒng)一使用《OSSMO 2004》4.0.3版本，自動(dòng)站對(duì)比觀測(cè)時(shí)間2012年1月1日—2012年12月31日。

3 新站與舊站觀測(cè)環(huán)境對(duì)比分析

舊站位于玉屏縣城市中心，地理位置27°14′N，108°53′E，觀測(cè)場(chǎng)海撥高度376 m。2000年后該站所在片區(qū)已納入了縣城鎮(zhèn)整體規(guī)劃開(kāi)發(fā)。到2010年舊站觀測(cè)場(chǎng)四周50～100 m范圍被成排高層建筑樓圍繞，舊站址周圍觀測(cè)環(huán)境已嚴(yán)重被破壞，觀測(cè)環(huán)境已不符合《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》要求。圖1為舊站址地平圈遮蔽和人為障礙物仰角圖，從圖1中很清楚的看到觀測(cè)場(chǎng)四周人為障礙物對(duì)測(cè)站環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

圖1 舊站址地平圈遮蔽和人為障礙物仰角圖

新站位于縣城城西邊緣，地理位置27°14′N，108°55′E，觀測(cè)場(chǎng)海撥高度394.8 m，距離舊站正西2 400 m，測(cè)站北、西、南面為低于觀測(cè)站的商住樓，東面70 m處為氣象局業(yè)務(wù)樓，其后200 m以遠(yuǎn)處為限高修建的商住樓，觀測(cè)場(chǎng)距離公路、鐵路、河流均在《氣象設(shè)施和氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)條例》規(guī)定的距離之外，觀測(cè)場(chǎng)半徑5 000 m內(nèi)無(wú)輻射源，新觀測(cè)場(chǎng)四周建筑物是在強(qiáng)制規(guī)劃下修建的，滿足《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》和《氣象設(shè)施和氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)條例》對(duì)氣象探測(cè)環(huán)境的要求。由圖2新站觀測(cè)場(chǎng)中心距地1.5 m高度處四周障礙物仰角圖中可以看到，新站址在測(cè)站東南方向上受山坡自然障礙影響較大以外，基本上無(wú)人為障礙物影響。

圖2 新站地平圈遮敝和人為障礙物仰角圖

4 新站和舊站各氣象要素的差異分析

4.1 氣壓差異分析

氣壓是作用在單位面積上的大氣壓強(qiáng)或壓力，氣壓的變化一定程度上可以反映大氣的密度變化，它與水汽含量、風(fēng)速、對(duì)流強(qiáng)度等密切相關(guān)。從表1新、舊站資料對(duì)比中看到，各月平均氣壓、極端最高、最低氣壓數(shù)值對(duì)比，新站低于舊站，數(shù)據(jù)在-1.0～-2.1 hPa 之間。其中各月的月平均氣壓實(shí)測(cè)差值是-1.5～-2.0 hPa；各月的極端最高氣壓實(shí)測(cè)差值是-1.6～-2.1 hPa；各月的極端最低氣壓實(shí)測(cè)差值是-1.5～-1.9 hPa。差值較穩(wěn)定，波動(dòng)幅度小，夏半年差值小于冬半年，氣壓極值出現(xiàn)日期也完全相同。產(chǎn)生差異的原因主要是撥海高度不同，由于新站址氣壓傳感器海拔高度比舊站址高16.9 m，在近地層中，按氣壓隨海拔高度的變化可以根據(jù)拉普拉斯氣壓高度差簡(jiǎn)化訂正公式△P=-△H/8來(lái)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為△P=-2.1 hPa，接近實(shí)際觀測(cè)最大差值，說(shuō)明引起氣壓變化差異的因素主要是撥海高度。夏季差異小于冬季的原因是受溫度影響，新、舊兩站的月平均氣溫差值夏季偏差大于冬季，在夏季由于舊站氣溫偏高于新站，使得空氣密度減小，氣壓相應(yīng)也會(huì)降低。

表1 2012年玉屏新舊站址氣壓觀測(cè)資料比較 (單位：hPa)

4.2 氣溫差異分析

氣溫是表示空氣冷熱程度的物理量。是決定兩個(gè)物體之間凈熱流方向的條件，是重要的氣象要素之一，表2給出了新、舊站址各月平均溫度和極端溫度差值情況。

從表2看出：新站與舊站的月平均溫度偏差幅度在-0.2～-0.7℃之間，其中12月—次年2月差值為-0.2℃，3—5月差值為-0.4～-0.5℃，6—8月差值-0.6～-0.7℃，9—11月差值為-0.3℃，新、舊兩站的月平均氣溫差值比較結(jié)果表明，在春、夏季節(jié)偏差較大，秋、冬偏差較小，具有氣溫升高差值偏大的特點(diǎn)。對(duì)比分析全年極端最高、最低氣溫，新、舊兩站極值大都出現(xiàn)在同一天，溫度極值新站比舊站都低，也體現(xiàn)出了它們的時(shí)間的一致性和規(guī)律性。但氣溫極值差值變化大，新、舊站址各月極端最高氣溫差值在0.5～-1.3℃，各月極端最低氣溫差值在-0.2～-1.3℃。由此可見(jiàn)，從氣溫的整體對(duì)比分析來(lái)看，新站和舊站的差異較明顯。分析產(chǎn)生溫度差異的原因主要來(lái)自以下幾方面：一是新站和舊站觀測(cè)場(chǎng)撥海高度不同會(huì)產(chǎn)生溫度差異，由于氣溫是隨撥海高度升高而降低的，按照平均氣溫垂直遞減率0.65℃/100 m來(lái)計(jì)算，新站撥海高度比舊站高出18.8 m，高差會(huì)導(dǎo)致溫度下降0.12℃，這一數(shù)值與所統(tǒng)計(jì)的年平均氣溫實(shí)測(cè)差值有一定差異，偏小0.28℃，還存在一定差異。二是兩站周圍環(huán)境的差異影響著溫度的變化，由于舊站位于玉屏縣城區(qū)中心，而新址位于城郊的山頂上， 遠(yuǎn)離居民鬧市區(qū)， 受人類活動(dòng)影響較小， 觀測(cè)場(chǎng)地四周空曠、開(kāi)闊，空氣流動(dòng)自然。因此城市熱效應(yīng)作用是造成舊址氣溫高于新址的主要因素。

表2 2012年新站、舊站地面氣象觀測(cè)場(chǎng)溫度對(duì)比 (單位：℃)

4.3 相對(duì)濕度差異分析

相對(duì)濕度是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量。是空氣中實(shí)際水汽壓與當(dāng)時(shí)氣溫下的飽和水汽壓之比，以百分?jǐn)?shù)(﹪)表示。從表3可以看出，全年各月相對(duì)濕度平均值舊址均比新址大，各月相對(duì)濕度月最小值舊址均比新址大，且月最小相對(duì)濕度出現(xiàn)日期也基本一致，能體現(xiàn)出較好的一致性。從各月相對(duì)濕度平均值對(duì)比差值情況分析，1—2月和7—12月差值在-1%～-3%之間，誤差較小。3—6月差值在-6%～-9%之間，誤差相對(duì)較大；從相對(duì)濕度月極端最小值對(duì)比誤差值分析看，也具有與各月相對(duì)濕度平均值對(duì)比差值同樣的變化規(guī)律，只是對(duì)比值誤差較大一些，在-4%～-12%之間。分析誤差原因主要有以下因素：測(cè)站環(huán)境、影響氣團(tuán)和強(qiáng)降水現(xiàn)象等。本文在分析新、舊站氣溫對(duì)比誤差時(shí)，得出舊站溫度要普遍高于新站溫度。其主要原因是舊站觀測(cè)環(huán)境有城市溫室效應(yīng)特征。而相對(duì)濕度舊站普遍大于新站，同樣是觀測(cè)環(huán)境受到破壞引起，會(huì)使空氣自然流通受到影響而產(chǎn)生增溫增濕效應(yīng)。在春夏季暖濕氣流影響下和強(qiáng)降水過(guò)程中，這種差異更為明顯。

表3 2012年新、舊站地面氣象觀測(cè)場(chǎng)相對(duì)濕度對(duì)比觀測(cè)值 (單位：%)

4.4 降水差異分析

降水量可反映一個(gè)地方的雨水多少程度。從表4中看到：全年旬、月合計(jì)降水量1—3月新站少于舊站，而4—12月份則相反，差值比較小。分析主要是由于自動(dòng)站雨量傳感器測(cè)量誤差所致；在春季、夏季有強(qiáng)降水時(shí)才產(chǎn)生較大差值，主要是受地形及降水過(guò)程時(shí)天氣系統(tǒng)的差異影響造成強(qiáng)降水時(shí)新站降水量明顯多于舊址。一日最大降水量?jī)烧境霈F(xiàn)在同一天。

表4 2012年新、舊地面氣象觀測(cè)場(chǎng)降水量對(duì)比觀測(cè)值 (單位：mm)

4.5 風(fēng)向風(fēng)速變化分析

表5是用EL型自記風(fēng)24次10 min風(fēng)速風(fēng)向平均觀測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，資料表明：新址風(fēng)速比舊址明顯偏大，月平均偏大0.5～1.4 m/s之間，一日最大風(fēng)速亦是新址比舊址風(fēng)速偏大，數(shù)值偏大3.1～7.78 m/s之間，且在風(fēng)速越大時(shí)新址偏大越明顯，在新址風(fēng)速達(dá)到12.1 m/s 時(shí)，舊址只有4.4 m/s。全年各月最多風(fēng)向出現(xiàn)方位也基本一致，只有11月份出現(xiàn)風(fēng)向相反，但出現(xiàn)日期全年只有4—6月，8—9月相同，而其它月份則出現(xiàn)在不同日期。在進(jìn)行新、舊站最多風(fēng)向出現(xiàn)方位統(tǒng)計(jì)對(duì)比中，新站全年多數(shù)月份(1—5月、7月、9月、10—12月)以東北風(fēng)(NE)為主，舊站則以偏西南風(fēng)(WSW)為主。只有6月和8月最多風(fēng)向接近一致。最多風(fēng)向頻率新站秋、冬、春偏多，夏季偏少。而靜風(fēng)頻率全年各月新址明顯少于舊址。舊址觀測(cè)場(chǎng)四周高層建筑物的遮擋是造成舊址風(fēng)速偏小，靜風(fēng)偏多的主要原因。

表5 2012年新站、舊站地面氣象觀測(cè)場(chǎng)風(fēng)對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)

4.6 地面溫度差異分析

表6是新、舊站地面溫度實(shí)測(cè)對(duì)比誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從全年各月地面平均值對(duì)比差值來(lái)看，1—3月、5月、11—12月新站比舊站偏低，差值范圍在-0.1～-1.5℃之間；4月、6月、7—8月和9—10月新站比舊站偏高，差值變化在0.1～2.7℃之間。因此，就地面平均溫度而言，新、舊站各月差值對(duì)比差異較大，且一致性變化規(guī)律不明顯。尤其在高溫季和低溫季，地面溫度反差很明顯。而在統(tǒng)計(jì)新、舊站地面最高和地面最低溫度對(duì)比差值時(shí)，全年各月中不論是日平均最高還是日極端最高，新站記錄均高于舊站；不論是日平均最低還是日極端最低，新站記錄均低于舊站，兩要素變化均具有一致性，只是出現(xiàn)日極值日期有不一致現(xiàn)象。分析影響新、舊站地面溫度對(duì)比結(jié)果出現(xiàn)反差及溫度變化差異原因主要為氣象觀測(cè)環(huán)境和地表性質(zhì)。由于新站拔海高度比舊站高，測(cè)站地形凸顯，四周開(kāi)闊空曠，空氣自然流通，因而獲得太陽(yáng)的直接輻射多，地表土壤疏松，在高溫季節(jié)，地面增溫會(huì)特別明顯。因此，新站夏秋兩季地面平均溫度及全年各月地面最高溫度高于舊站。同樣，舊站址觀測(cè)環(huán)境低洼，地表土壤較新站板結(jié)和潮濕，使地表熱容量大，不容易降溫。因此，新站低溫季節(jié)地面平均溫度及全年各月地面最低溫度又低于舊站。因此，新、舊站觀測(cè)環(huán)境不同是影響地面溫度出現(xiàn)反差及溫度變化差異大的因素之一。

表6 2012年新站、舊站地面氣象觀測(cè)場(chǎng)地面溫度對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析 (單位：℃)

5 小結(jié)

①新站和舊站氣象要素值存在著明顯的偏負(fù)變差，氣溫差值具有季節(jié)性，以春、夏季最大，秋、冬季最小。造成這些差異的主要因素除了兩址的海撥高度不同造成的影響外，臺(tái)站環(huán)境改變，舊站由于城市化存在城市熱島效應(yīng)，造成舊站氣象資料的代表性越來(lái)越差；而新站處于城郊海拔較高的氣流通暢的山頂，四周無(wú)影響觀測(cè)的障礙物，能夠真實(shí)地探測(cè)到各氣象要素的變化，真實(shí)地反映出當(dāng)?shù)氐奶鞖鈿夂蜃兓h(huán)流狀況。

②玉屏站1—12月新、舊站同期對(duì)比觀測(cè)的結(jié)果表明：新站的月平均氣溫比舊站偏低幅度在-0.2～-0.7℃之間，氣壓新站低于舊站幅度在-1.0～-2.1 hPa 之間，相對(duì)濕度新站比舊站偏高幅度在1%～12%，風(fēng)速新站比舊站偏大幅度在0.5～1.4 m/s之間， 靜風(fēng)頻率新站少于舊站主要是由于舊址觀測(cè)場(chǎng)四周高層建筑物的遮擋造成的；弱降水出現(xiàn)兩站差異不大，強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)新站比舊站明顯偏多主要是受地形及降水過(guò)程時(shí)天氣系統(tǒng)的差異影響造成；地面月平均溫度1—3月、5月、11—12月新站比舊站偏低，差值范圍在-0.1～-1.5℃之間；4月、6月、7—8月和9—10月是新站比舊站偏高，差值變化在0.1～2.7℃之間，對(duì)地表面有明顯的增溫作用。說(shuō)明新址在冬季和夏季呈現(xiàn)出一定的城市熱島效應(yīng)，對(duì)地表面有明顯的增溫作用。

③由于使用的對(duì)比觀測(cè)資料年代時(shí)間比較短，本文分析得到的結(jié)論僅供參考，隨著新站資料的不斷積累我們將會(huì)作進(jìn)一步的分析和論證。

[1] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 王勝.肅北新舊氣象站觀測(cè)資料對(duì)比分析[J].甘肅科技，2011，(27)19.

[3] 袁云貴， 宋彥棠.都勻市氣象局遷站對(duì)比觀測(cè)各氣象要素差異分析[J].貴州氣象，2008，32(2).

[4] 程愛(ài)珍，許嘉玲，等.廣西南寧國(guó)家基本氣象站遷站對(duì)比觀測(cè)資料差異分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40( 27)：135020-13504.

[5] 楊秀勛， 楊明.銅仁基本站遷站對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)差異分析[J].貴州氣象，2014，38(1)：52-55.

2014-08-20

胡蓉(1966—)，女(侗族)，工程師，主要從事氣象測(cè)報(bào)工作。

1003-6598(2015)02-0040-05

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