昌吉站遷站對氣象要素影響分析

王金風(fēng)，王秀琴，盧新玉

（1.昌吉州氣象局，新疆 昌吉 831100；2.新疆氣象臺，新疆 烏魯木齊 830002）

昌吉站遷站對氣象要素影響分析

王金風(fēng)1，王秀琴1，盧新玉2

（1.昌吉州氣象局，新疆 昌吉 831100；2.新疆氣象臺，新疆 烏魯木齊 830002）

選取昌吉站舊址1981—2013年（其中1981—2008年為遷站前昌吉站資料，2009—2013年為舊址作為區(qū)域站Y5522所采集資料）、新址2009—2013年資料進(jìn)行對比分析，并對新舊站址資料進(jìn)行T檢驗(yàn)，結(jié)果表明：遷站前后，新址與舊址氣溫、相對濕度、風(fēng)速變化趨勢基本一致，但變化幅度新址較舊址略大。兩站氣溫差冬季變化最為明顯，夏季變化最??；平均相對濕度新址較舊址偏高，各季差值在冬季最??；平均風(fēng)速較舊址偏大0.9 m/s，最多風(fēng)向新址為西風(fēng)及西南風(fēng)，舊址為西風(fēng)；從年平均值的連續(xù)性看，年平均氣溫、年平均最低氣溫、年平均相對濕度連續(xù)性較差，年平均最高氣溫與年平均風(fēng)速連續(xù)性相對較好。

遷站；要素影響；熱島強(qiáng)度

昌吉市氣象站始建于1954年8月，現(xiàn)屬國家一般氣象站。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，昌吉市城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，原氣象站因城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，探測環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞，于2009年1月1日搬遷至郊區(qū)昌吉市佃壩鄉(xiāng)。由于站址的改變，觀測場周圍環(huán)境也發(fā)生了變化，因此引起了某些氣象要素的變化。

為掌握新、舊兩址觀測站因地理位置、海拔高度及周圍環(huán)境不同而形成的兩站氣象要素差異，根據(jù)舊址遷站前及遷站后作為區(qū)域站所取得的資料與遷站后新址資料進(jìn)行分析，找出昌吉市氣候變化規(guī)律，對遷站前后氣象要素變化情況分析，并找出影響氣象要素變化的原因，為氣象服務(wù)及科研工作提供參考。

1 測站基本情況及資料選取

1.1 測站基本情況

昌吉舊站址位于昌吉市區(qū)（87°26＇E，44°01＇N），觀測場拔海高度577.5 m（圖1）。觀測站四周為居民區(qū)，1996年起大規(guī)模興建樓房，至2007年探測環(huán)境嚴(yán)重不符合要求，環(huán)境評估得分僅57.5分（圖2a）。

新站址位于昌吉市北郊區(qū)（87°19＇E，44°07＇N），與舊站址直線距離10.0 km。新站觀測場拔海高度515.7 m，與舊站相對高度差61.8m。觀測站四周為大片農(nóng)田及農(nóng)村居民區(qū)。沒有不符合要求的障礙物，2013年環(huán)境評估得分95.8分（圖2b）。

圖1 昌吉站遷站前后的地理位置

1.2 資料選取

采用舊址1981—2013年（其中1981—2008年為遷站前昌吉站資料，2009—2013年為舊址作為區(qū)域站Y5522所采集資料）、新址2009—2013年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度及平均風(fēng)速、最大風(fēng)速、各風(fēng)向頻率等資料進(jìn)行對比分析，所用資料來源于新疆氣象局整編資料和昌吉市站氣表1，新疆氣象信息中心對此資料進(jìn)行了質(zhì)量控制。

圖2 遷站前后站址四周遮蔽物仰角

2 遷站前后氣象要素變化對比分析

2.1 氣溫

圖3是昌吉站新舊址2009—2013年月平均氣溫分布圖，由圖可見，兩站氣溫變化趨勢基本一致，變化幅度新址較舊址略大。從圖中可以出，4—10月新舊站月平均氣溫相差不多，新舊兩站年平均氣溫的差距主要是冷季11—12月、1—4月的差值略大所致。

圖3 新舊址2009—2013年月平均氣溫分布

圖4為昌吉舊址與新址2009—2013年氣溫（共60個月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫）差值曲線圖，從圖中可以看出，遷站后的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫除2012年、2013年出現(xiàn)略高于舊址外，其它各月均低于舊址，且平均最低氣溫新址與舊址差距最為明顯，平均值達(dá)2.9℃，平均最高氣溫新址與舊址差距最不明顯，為0.8℃，因而新址比舊址氣溫日較差大。

表1是新舊站址各季氣溫差值表，各季平均氣溫差值中，冬季平均氣溫差值最為明顯，其次為春季，夏季新舊站址平均氣溫差值最小，這與圖3所得出的結(jié)果一致。

圖4 新舊站址2009—2013年氣溫差值

表1 新舊站址各季氣溫差值表

2.2 相對濕度

圖5是新舊站址各月相對濕度分布圖，由圖可知，新、舊站址月平均相對濕度曲線的變化基本同步，新址較舊址偏高，各月差值基本相差不大，差值范圍除了1月之外，在3%～8%之間變動，年平均差值為5%。

由新舊站各月平均相對濕度差值表（表2）可以看出，新址5 a來各月月平均相對濕度比舊站偏高，差值年變化不大，基本在5%～6%之間。各月差值在冬季1月和2月，以及秋季10月最小，月平均差值在0%～3%之間；其余月份月平均差值在4%～8%之間。新舊站相對濕度的差值主要受觀測場周圍環(huán)境和下墊面性質(zhì)的影響。因?yàn)?，植物的蒸騰作用會使空氣中的相對濕度增大。新站位于郊區(qū)，周圍多農(nóng)田；舊址位于城區(qū)，周圍多樓房、道路，由于新站址環(huán)境的下墊面植被覆蓋率顯著高于舊站址，植物的蒸騰作用使得新站址空氣中的相對濕度大（主要在暖季）。另外，氣溫對相對濕度的大小也有影響，氣溫越高相對濕度越小。冷季舊站氣溫高于新站，由此使得相對濕度小于新站（圖3）。

圖5 新舊站址各月相對濕度

表2 舊址與新址各月平均相對濕度差值

2.3 風(fēng)向、風(fēng)速

2.3.1 月平均風(fēng)速

新站2009—2013年各月月平均風(fēng)速比舊站偏大0.9 m/s，2個站月平均風(fēng)速差值在春、夏季明顯較大，范圍在0.8～1.4 m/s之間，冬季差值最小，平均為0.3 m/s（表3）。

表3 新舊站各月平均風(fēng)速對比

一般而言，風(fēng)速隨海拔高度的升高而增大，新站觀測場海拔比舊址低61.8 m，風(fēng)速較舊址反而偏大，這是由于舊站周圍被城市包圍，風(fēng)速較小，因而新站風(fēng)速反而較大。這充分說明，城市及臺站環(huán)境變化對風(fēng)速的影響是很大的。另外，風(fēng)速也受臺站方位、當(dāng)時天氣系統(tǒng)的影響。

2.3.2 月平均最大風(fēng)速

新站2009—2013年各月平均最大風(fēng)速均比舊站大，最大風(fēng)速差值變化趨勢與平均風(fēng)速差值變化趨勢基本一致，但差值要比各月平均風(fēng)速明顯增大許多（圖6）。舊站月平均最大風(fēng)速曲線較新站平穩(wěn)。新舊兩站月平均最大風(fēng)速差值冷季10—12月、1—3月較小，暖月4—9月較大；其中，5月差值最大，為8.1 m/s，1月差值最小，為2.6 m/s。

圖6 新舊站址各月最大月平均風(fēng)速

2.3.3 風(fēng)向

圖7是新舊站址2009—2013年風(fēng)向頻率玫瑰圖。由圖可見，新址主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)及西南風(fēng)，靜風(fēng)頻率為13%；舊址主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)，靜風(fēng)頻率為19%。由于舊址周圍建筑物密集，使得下墊面摩擦系數(shù)增大，每一座建筑物都阻擋氣流，而新站周圍障礙物少，所以新站各風(fēng)向頻率更能代表昌吉市的氣候特征。

圖7 新舊站址風(fēng)向頻率

2.4 連續(xù)性檢驗(yàn)

表4為昌吉舊址（1981—2008年）與新站址2009—2013年年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度的平均值及差值表，由表可見，年平均氣溫、最低氣溫、相對濕度差值較大。

為了分析新舊站址資料的連續(xù)性，對新舊站址各要素資料進(jìn)行T檢驗(yàn)，進(jìn)一步了解昌吉站站址遷移是否會影響各要素資料的連續(xù)性。本文用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行T值計(jì)算。

表4 1981—2013年舊址與新址氣象資料對比

表5為昌吉市舊址1981—2008年與新址2009—2013年各要素T檢驗(yàn)值。由表可見，新舊站址平均氣溫、最低氣溫、相對濕度連續(xù)性較差，最高氣溫與平均風(fēng)速連續(xù)性相對較好。

表5 昌吉市舊址1981—2008年與新址2009—2013年各要素T檢驗(yàn)值

從月平均值檢驗(yàn)結(jié)果來看，平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫在冬季（1月、2月、12月）均出現(xiàn)了顯著性變化，平均氣溫及最低氣溫還在7月、8月表現(xiàn)為有明顯變化，但最高氣溫在5—8月連續(xù)性較好；相對濕度月平均值檢驗(yàn)結(jié)果表明，在2—4月、6—8月及11月、12月均有明顯變化；平均風(fēng)速月平均值檢驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為，在月平均風(fēng)速新舊站址均較大的4月、6月和舊址風(fēng)速最小的10月、11月有明顯變化，其它各月連續(xù)性相對較好,說明風(fēng)速穩(wěn)定時新舊址平均風(fēng)速連續(xù)性較好，風(fēng)速變化大時容易出現(xiàn)斷點(diǎn)。

3 結(jié)論

（1）遷站前后，新址與舊址氣溫變化趨勢基本一致，但變化幅度新址較舊址略大。兩站氣溫差平均最低下降最大，平均達(dá)2.9℃，平均最高下降最不明顯，為0.8℃；從各季來看，冬季變化最為明顯，夏季變化最小。

（2）遷站前后，新、舊站址月平均相對濕度變化基本同步，新址較舊址偏高，各季差值在冬季最小，相對濕度的變化主要受測站下墊面及溫度的影響。

（3）遷站前后，新址平均風(fēng)速較舊址偏大0.9 m/ s，其中冬季差值最小；舊址月最大風(fēng)速較新址平穩(wěn)，兩者差值較平均風(fēng)速明顯增大；最多風(fēng)向新址為西風(fēng)及西南風(fēng)，舊址為西風(fēng)。說明城市及臺站環(huán)境變化對風(fēng)的影響很大。

[1]張家寶，史玉光.新疆氣候變化及短期氣候預(yù)測研究[M].北京：氣象出版社，2002.

[2]徐瓊芳，高慶九，胡進(jìn)甫，等.潛江站遷站前后氣候資料的均一性檢驗(yàn)[J].高原氣象，2011，30（6）：1709-1715.

[3]任思宇，丘平珠.南寧市氣象站擬遷站新站址對比觀測資料分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2012，33（增刊）：106-108.

The Effect of Changji Station Change on Meteorological Elements

WANG Jinfeng1，WANG Xiuqin1，LU Xinyu2
（1.Changji Meteorological Bureau,Changji 831100,China；2.Xinjing Meteorological Observatory，Urumqi 830002,China）

Based on the observation data from the old station druing 1971-2009 and the new station during 2009-2013,some meteorological elements were compared and a T test was applied. The results showed as follows.The annual maximum temperature and annual mean wind speed before and after Changji station moving can be used continuously,while the annual mean temperature,annual minimum temperature and annual mean relative humidity were discontinuous under the significance level of 0.05.The two sites air temperature differences are most obvious in winter and are minimum in summer.The mean relative humidity is higher at the new station,and the seasonal difference is the smallest in winter.At the new station the mean wind speed is 0.9 m/s larger than that in the old station,and the dominant wind direction is west and southwest while west at the old station;the continuity of the annual mean temperature,annual mean minimum temperature,and annual mean relative humidity is poor,while the annual mean maximum temperature and annual mean wind speed are better.The intensity index of urban heat island effect is different in different season,and it is the most remarkable in winter.

station change；elements influence；heat island intensity

P468

B

1002-0799（2014）05-0058-05

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.05.011

2014-05-22；

2014-06-26

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201206013）資助。

王金風(fēng)（1963-），女，工程師，主要從事測報(bào)管理工作。

E-mail：244827903@qq.com

王金風(fēng)，王秀琴，盧新玉.昌吉站遷站對氣象要素影響分析[J].沙漠與綠洲氣象，2014，8（5）：58-62.