臨沭國家一般氣象站遷站對比觀測資料差異性分析

顏秉芝+吳瑾+李萍

摘要 根據(jù)2013年1—12月臨沭國家一般氣象站新、舊站址對比觀測數(shù)據(jù)，利用均值差異、顯著性檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)分析方法，系統(tǒng)地分析了新、舊站址的氣溫、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速和相對濕度的差異及差異產(chǎn)生原因。結(jié)果表明：新站址觀測記錄較舊站址氣溫偏低、風(fēng)速顯著偏大、主導(dǎo)風(fēng)向有偏差，各氣象要素差異產(chǎn)生的原因主要是于城市化影響，包括下墊面性質(zhì)和觀測環(huán)境等。

關(guān)鍵詞 遷站；對比觀測；差異比較；原因分析；山東臨沭

中圖分類號 P468 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）14-0249-02

Comparative Analysis on Observation Data of the Transfer Station in Linshu National General Weather Station

YAN Bing-zhi WU Jin LI Ping

（Linshu Meteorology Bureau in Shandong Province，Linshu Shandong 276700）

Abstract Based on comparative observations from January 2013 to December 2013 of Linshu National General Weather station for old and new site，using the mean difference and significant test to analyse temperatures，barometric pressure，relative humidity，wind direction and wind speed differences and Its causes of the old and new sites. The results showed that compared with the old site the new site observation records had lower temperatures，wind speed significantly larger，dominant wind direction deviation，differences among the various meteorological elements mainly dued to the effects of urbanization，including the underlying surface and observing the environment .

Key words move station；contrast observation；differences comparison；causes analysis；Linshu Shandong

近年來，隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，各類建筑物占滿了原本空曠的環(huán)境，城鎮(zhèn)范圍在逐漸擴(kuò)大，城、郊?xì)庀笠爻霈F(xiàn)一定差異，城市熱島、城市干（濕）島的存在已成為不容回避的事實(shí)[1-4]。同時，迫于環(huán)境的影響，地面氣象觀測站出現(xiàn)頻繁遷址的現(xiàn)象，遷址前后諸多氣象要素出現(xiàn)了顯著性差異。

隨著城市化的發(fā)展，臨沭國家一般氣象站（下文簡稱臨沭站）現(xiàn)址周圍觀測環(huán)境日益惡化，臨沭站于2012年起著手搬遷工作，2013年1月1日正式啟動對比觀測。本文將通過對臨沭站新、舊站址的氣溫、風(fēng)向風(fēng)速、氣壓及相對濕度等氣象要素的分析，為遷站前后氣象資料的合理利用和氣候分析研究提供參考。

1 資料與方法

臨沭站始建于1962年1月1日，1999年1月1日搬遷到臨沭鎮(zhèn)三八嶺（即臨沭縣城沭河西大街121號），地勢較高，視野開闊。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展及城市規(guī)劃，現(xiàn)站址周圍高樓林立，由原來的北外環(huán)郊區(qū)變?yōu)楸背切聟^(qū)重點(diǎn)開發(fā)地段，遂于2012年著手站址搬遷工作，2013年進(jìn)行對比觀測。新站址位于現(xiàn)址北方約2 km的鄭山鎮(zhèn)北溝頭村，周圍大部分為農(nóng)田，基本無障礙物，具體位置變化如表1所示，新舊站址周圍環(huán)境差異對比如圖1所示。

本文所用資料為臨沭站2013年1月至12月新、舊站址對比觀測期間的氣象觀測數(shù)據(jù)（氣溫、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速和相對濕度等要素的日數(shù)據(jù)）。所用的分析方法主要是進(jìn)行平均值的差異性比較，同時利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS17.0做2組樣本（新站、舊站）平均值差異的T檢驗(yàn)，即檢驗(yàn)2組樣本間是否存在顯著差異。

2 結(jié)果分析

2.1 平均氣壓差異分析

如表2、圖2所示，舊站址的月平均氣壓較新站址顯著偏高，1—12月氣壓差值在2.1～3.1 hPa，各月差值變化比較接近。新、舊站址12個月的平均本站氣壓變化趨勢基本一致，差值幅度變化僅為1.0 hPa，如圖2所示。

進(jìn)一步對2組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，方差齊性Levene′s Test的sig值大于0.05，屬于方差齊性；均值方程的T檢驗(yàn)sig（雙側(cè)檢驗(yàn)）值0.47大于0.05，則說明新舊站址平均本站氣壓差異不顯著。

2.2 平均氣溫差異分析

如表2、圖3所示，舊站址各月氣溫均高于新站址，新站址的平均氣溫較舊站址偏低0.1～0.7 ℃，7月差異最大。如圖3所示，新、舊站址氣溫日變化基本一致，新站比舊站偏低比較有規(guī)律，1—7月差異大于8—12月。

對2組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，方差齊性Levene′s Test的sig值大于0.05，屬于方差齊性；均值方程的T檢驗(yàn)sig（雙側(cè)檢驗(yàn)）值0.94大于0.05，則說明新舊站平均氣溫差異不顯著。

2.3 平均相對濕度差異分析

如表2、圖4所示，新、舊站址平均相對濕度差值變化較為明顯，1月、5月、10月新站址的月平均相對濕度低于舊站址，其他月份均高于舊站址。月平均相對濕度差值在-2%～2%，平均相對濕度差值變化幅度為4%，如圖4所示。endprint

對2組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，方差齊性Levene′s Test的sig值大于0.05，屬于方差齊性；均值方程的T檢驗(yàn)sig（雙側(cè)檢驗(yàn)）值0.97大于0.05，則說明新舊站平均相對濕度差異不顯著。

2.4 平均風(fēng)向、風(fēng)速差異分析

如表2、圖5所示，新站址平均風(fēng)速明顯大于舊站址，平均風(fēng)速差值在0.4～0.9 m/s，差值變化幅度為0.5 m/s；12 個月中新站址大風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)為11 d，舊站址僅為2 d。新站址年最多風(fēng)向SSE，頻率11；舊站址年最多風(fēng)向ESE，頻率15，無太大差異。

對2組數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，方差齊性Levene′s Test的sig值大于0.05，屬于方差齊性；均值方程的T檢驗(yàn)sig（雙側(cè)檢驗(yàn)）值0.01小于0.05，則說明新、舊站平均風(fēng)速差異顯著。

（下轉(zhuǎn)第255頁）

（上接第250頁）

3 新、舊站各氣象要素產(chǎn)生差異原因分析

3.1 海拔高度對氣象要素的影響

3.1.1 氣壓。近地面層氣壓隨海拔高度的升高而降低，具體變化幅度可用拉普拉斯氣壓高度差簡化訂正公式AP=-AH/8來計(jì)算[5]。新舊站址海拔高度差為20.0 m，運(yùn)用該公式計(jì)算可得氣壓差為2.5 hPa，與實(shí)測值較為接近，由此可認(rèn)為產(chǎn)生氣壓差異的原因?yàn)楹０胃叨炔煌?/p>

3.1.2 氣溫。近地面層氣溫隨海拔高度的升高而降低，具體變化幅度可按平均溫度垂直遞減率0.65 ℃/100 m來計(jì)算[6]。新舊站址海拔高度差為20.0 m，運(yùn)用該公式計(jì)算可得氣溫差為0.13 ℃，實(shí)測差值約為0.3 ℃，二者有差異，說明2站氣溫的差別不是僅由海拔高度變化引起。

3.1.3 風(fēng)速。在一定范圍內(nèi)，隨著海拔高度的升高，風(fēng)速逐漸增大。由于新站周圍障礙物較少，且海拔高度相對較高，因此風(fēng)度明顯高于舊站址。

3.2 下墊面性質(zhì)對氣象要素的影響

3.2.1 氣溫。舊站址地處城區(qū)，下墊面多為水泥，導(dǎo)熱率和熱容量很大，新站址下墊面多為農(nóng)田，多被植被覆蓋，由于綠地有輻射冷卻降溫的作用，且由于地-氣熱交換，城區(qū)氣溫較郊區(qū)氣溫高，導(dǎo)致新、舊站址有一定的氣溫差。

3.2.2 相對濕度。新站址下墊面多為植被覆蓋，植物的蒸騰作用增加了空氣中的相對濕度。同時，植物的蒸騰作用會受到諸如溫度、光照強(qiáng)度、空氣流動等條件的影響，在相同環(huán)境條件下，日照增多、氣溫升高、風(fēng)速增大會引起相對濕度減少。

3.2.3 風(fēng)向風(fēng)速。舊站址下墊面的粗糙度較新站址大，摩擦系數(shù)增大，導(dǎo)致風(fēng)速明顯減小，同時，風(fēng)向也變化無常。

3.3 觀測環(huán)境對氣象要素的影響

3.3.1 氣溫。舊站址位于城區(qū)，人口活動密集，建筑物多，車輛排放尾氣等因素產(chǎn)生了熱島效應(yīng)使大氣溫度增加，而新站址位于城郊，距離居民生活區(qū)較遠(yuǎn)，受人類活動影響較小，氣溫偏低。

3.3.2 風(fēng)向風(fēng)速。舊站址周圍建筑密集，每一座建筑物都阻擋氣流，并在其背風(fēng)面形成湍流，從而使風(fēng)速削弱[6]，再有因周圍成排的建筑物阻擋出現(xiàn)靜風(fēng)頻率較多，因此臺站周圍的建筑物是造成新舊站址風(fēng)向、風(fēng)速差異的主要原因。

4 結(jié)語

通過對臨沭站新舊站址資料對比可知，新、舊站址本站氣壓、氣溫、相對濕度差異性不顯著，風(fēng)速差異性顯著；新站址本站氣壓、氣溫均低于舊址；風(fēng)速均高于舊址；相對濕度大多月份小于舊站；風(fēng)速大多月份明顯大于舊站。氣象要素出現(xiàn)差異的主要原因是由于新、舊站址海拔高度、觀測環(huán)境、站址地形及測站下墊面性質(zhì)不同等原因造成，且海拔高度及觀測環(huán)境的不同引起氣象要素的差異尤為顯著。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003：1-8.

[2] 馬鳳蓮，丁力，王宏.承德市干濕島效應(yīng)及其城市化影響分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，25（3）：14-18.

[3] 耿大偉，張旭東，田家波，等.長清國家一般氣象站遷移對比觀測資料差異分析[J].山東氣象，2010（4）：37-41.

[4] 張曉平，周春珍，郝傳靜，等.平陰國家氣象站遷移對比觀測資料差異分析[J].山東氣象，2009，29（3）：29-31.

[5] 袁云貴，宋彥棠.都勻市氣象局遷站對比觀測各氣象要素差異分析[J].貴州氣象，2008，32（2）：31-33.

[6] 李愛貞，劉厚風(fēng).氣象學(xué)與氣候?qū)W基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2004：66-69.endprint