銅陵站遷址氣象要素差異對比及影響因素分析

林群星　王中洋

摘要 為了解銅陵氣象站遷址前后氣象要素差異，以銅陵縣城關(guān)鎮(zhèn)北郊箬笠山站（舊站）1996—2007年氣象要素月、年平均值為參考，對比分析舊站（2008—2011年）與新站（2012—2015年）的氣溫、風(fēng)向風(fēng)速、相對濕度、降水量等與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)的氣象要素差異。結(jié)果表明：舊站氣溫呈逐年上升趨勢，新站年平均氣溫比舊站（2008—2011年）低0.2～0.4 ℃；新站相對濕度較舊站高7個(gè)百分點(diǎn)；新舊站主導(dǎo)風(fēng)向在NE到ENE之間，新站風(fēng)速大于舊站（2008—2011年）風(fēng)速；新舊站月平均降水量分布不均，年平均降水量差別不大，呈“單峰型”分布特征。造成新舊站氣象要素差異原因主要與探測環(huán)境、海拔高度、下墊面性質(zhì)等因素有關(guān)。

關(guān)鍵詞 臺站遷移；氣象要素；影響因素；安徽銅陵

中圖分類號 P412.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）08-0216-03

2007年以來，隨著城市化的發(fā)展，銅陵縣城關(guān)鎮(zhèn)北郊箬笠山站（舊站）氣象觀測環(huán)境遭到破壞，部分氣象觀測數(shù)據(jù)已不具有代表性、準(zhǔn)確性和比較性[1-3]。2011年12月底觀測站遷至郊外農(nóng)村（西湖新區(qū)）。為了解新、舊觀測站因地理位置、周圍環(huán)境不同而形成氣象觀測數(shù)據(jù)差異，選取遷站前后20年的氣溫、風(fēng)向風(fēng)速、相對濕度、降水量等與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)氣象要素進(jìn)行對比分析，查找影響因素，為氣象資料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災(zāi)情分析評估等方面提供參考。

1 新舊測站參數(shù)及周邊環(huán)境對比

銅陵市新舊氣象觀測站參數(shù)情況見表1。從表1可以看出新舊站直線距離相距6 620.5 m，觀測場海拔高度相差26.5 m。

圖1為新舊測站的地坪圈遮蔽圖和人為障礙物仰角對比圖。由圖1（A）可見，舊站被高大的人為障礙物近距離包圍，特別是其西北方向被人為障礙物遮擋，仰角達(dá)23.0°，探測環(huán)境已不符合規(guī)范要求。由圖1（B）可見，新測站在郊外農(nóng)村，遠(yuǎn)離城市，四周空曠，最大仰角5.5°，探測環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)[4-5]。

2 新、舊站氣象要素差異對比分析

選取舊站1996—2007年（以下簡稱“舊站前”）、舊站2008—2011年（以下簡稱“舊站后”）和新站2012—2015年（以下簡稱“新站”）的各月平均氣溫（含最高、最低氣溫）、相對濕度、風(fēng)向風(fēng)速、降水量等氣象要素，運(yùn)用差值統(tǒng)計(jì)方法，分析、查找兩站氣象觀測數(shù)據(jù)的差異和原因[6-8]。

2.1 氣溫差異分析

氣溫是代表空氣冷熱程度的物理量，它的變化能夠反映局地環(huán)境的改變。遷站前后3段時(shí)間氣溫差異計(jì)算結(jié)果見表2，其中T1、T2、T3分別為舊站前、舊站后和新站月平均氣溫，TG1、TG2、TG3、TD1、TD2、TD3為同時(shí)段的月平均最高、最低氣溫。由表2可知，新舊站氣溫通過海拔高度差值（26.5 m）訂正（新站全年平均氣溫按照近地面層的平均遞減率0.006 5 ℃/m計(jì)算，減去0.16 ℃）后，年平均及最高、最低氣溫比遷站前4年偏低0.2～0.4 ℃，但年平均、最低氣溫比舊站前偏高0.1 ℃，年平均最高氣溫比舊站前偏低0.2 ℃。造成差異的原因是遷站前4年探測環(huán)境遭到破壞，受到周圍人為障礙物影響，空氣流通情況及地面散熱相對較差，城區(qū)人口較為密集，居民生產(chǎn)生活交通運(yùn)輸?shù)扰欧艧崃咳諠u增多，城市“熱島效應(yīng)”日漸增強(qiáng)，氣溫上升明顯?？傮w來看，氣溫呈逐年上升趨勢，而新站在郊外農(nóng)村，遠(yuǎn)離城市，不受“城市熱島效應(yīng)”影響，四周空曠，空氣流通性好，氣溫更具真實(shí)性。

此外，季節(jié)按天文學(xué)劃分，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至來年2月為冬季。從表2看出，冬、春季節(jié)氣溫差值較大，夏、秋季節(jié)氣溫差值較小，說明在夏秋季節(jié)銅陵氣溫穩(wěn)定性較好。

2.2 風(fēng)向風(fēng)速差異分析

2.2.1 風(fēng)向年分布差異對比。圖2～4風(fēng)向統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，新舊站主導(dǎo)風(fēng)向均在NE到ENE之間。舊站前（圖2）年最多風(fēng)向?yàn)镹E，出現(xiàn)頻率20%，次多風(fēng)向?yàn)閃SW，出現(xiàn)頻率為12%，排在第三的是ENE，出現(xiàn)頻率為11.4%；舊站后（圖3）最多風(fēng)向?yàn)镋NE，出現(xiàn)頻率22.1%，次多風(fēng)向?yàn)镹E，出現(xiàn)頻率為15.8%，排在第三的是WSW，出現(xiàn)頻率為14.4%；新站（圖4）年最多風(fēng)向?yàn)镋NE，出現(xiàn)頻率13.9%，次

多風(fēng)向?yàn)镹E，出現(xiàn)頻率為12%，排在第三的是NNE出現(xiàn)頻率為9.7%。新站除最多風(fēng)向和WSW風(fēng)向頻率較舊站減少外，其他各方向風(fēng)向頻率均有不同程度增加，原因是新站四周空曠，不受人為因素影響，反映了大氣運(yùn)動的實(shí)際情況。結(jié)合新舊站觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，銅陵地區(qū)秋冬季盛行東北偏東風(fēng)，春夏季盛行西南偏西風(fēng)，且風(fēng)向均有明顯的季節(jié)性變化，風(fēng)向季風(fēng)氣候特點(diǎn)明顯。

2.2.2 風(fēng)速月變化差異分析。遷站前后3段時(shí)間風(fēng)速月變化情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖5，其中F1、F2、F3分別為舊站前、舊站后和新站的月平均風(fēng)速。從圖5可以看出，1-4月新站風(fēng)速均大于舊站（F3>F1>F2）；5—12月舊站前風(fēng)速最大（F1>F3>F2）；新站與舊站前風(fēng)速差值（F3-F1）介于-1.2～0.4 m/s之間，平均差值為-0.4 m/s，新站與舊站后風(fēng)速差值（F3-F2）介于0.1～0.5 m/s之間，平均差值為0.3 m/s。舊站后與舊站前風(fēng)速差值（F2-F1）介于-1.5～0.0 m/s之間，平均差值為-0.7 m/s。數(shù)據(jù)分析表明，舊站后觀測場周圍高大建筑物增多，不僅阻擋了氣流，而且在其背風(fēng)面形成的湍流也削弱風(fēng)速，年平均風(fēng)速降低明顯；舊站海拔高于新站26.5 m，舊站前年平均風(fēng)速大于新站符合風(fēng)速隨高度遞增原理；新站地處農(nóng)村，受周圍人為障礙物影響較小，四周空曠，氣流暢通無阻，風(fēng)速貼近自然氣候的風(fēng)速，更具真實(shí)性。

2.3 相對濕度差異分析

相對濕度是空氣中實(shí)際水汽壓與當(dāng)時(shí)氣溫下的飽和水汽壓之比，而飽和水汽壓與氣溫成正相關(guān)。氣溫升高，飽和水汽壓增大，當(dāng)實(shí)際水汽壓不變時(shí)，則相對濕度減小；反之氣溫降低，相對濕度增大。遷站前后3段時(shí)間的月平均相對濕度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見圖6，其中U1、U2、U3分別為舊站前、舊站后和新站的月平均相對濕度。圖6分析結(jié)果表明，新舊站相對濕度在春秋冬季差異大，在夏季差異?。恍抡灸昶骄鄬穸龋║3）分別比舊站前（U1）和舊站后（U2）偏大2%和7%（U3>U1>U2）；舊站后城市熱島效應(yīng)日漸增強(qiáng)，氣溫逐年上升，濕度（U2）減小，低于舊站前；新站的相對濕度最大。原因在于新站遠(yuǎn)離城區(qū)，受城市熱島效應(yīng)影響小，且距觀測場100 m以外東、西、北邊有人工湖（西湖）。

2.4 降水量月分布情況

遷站前后3段時(shí)間月平均降水量分布狀況見圖7，其中R1、R 2、R3分別為：舊站前、舊站后和新站的月平均降水量。圖7分析表明，新站（R3）在春季月平均降水量比舊站后（R2）偏多，與舊站前差值不大；新舊站在汛期（4—9月）各月降水差值相對較大，非汛期（10月至次年3月）各月降水差值較??；舊站前年平均降水量相對偏少，新站與舊站后基本持平。新舊站各月降水量年內(nèi)分布極為不均，呈現(xiàn)單峰型特點(diǎn)；年總降水量主要集中在夏季，秋冬季降水最小，舊站前與舊站后月平均最大降水量均出現(xiàn)在6月，新站則出現(xiàn)在7月。

3 結(jié)語

舊站受探測環(huán)境破壞、城市熱島效應(yīng)逐年加重因素影響，氣溫呈逐年上升趨勢；考慮海拔高度差因素后，新站年平均氣溫比舊站偏低0.2～0.4 ℃；新站相對濕度大于舊站7個(gè)百分點(diǎn)。

新舊站主導(dǎo)風(fēng)向未發(fā)生改變，均以NE到ENE為主導(dǎo)風(fēng)向；新站除最多風(fēng)向ENE和WSW頻率較舊站減少外，其余各個(gè)方位的風(fēng)向頻率均有所增加，新站風(fēng)向更能反映大氣的運(yùn)動狀況；新站年平均風(fēng)速比舊站偏大0.3 m/s。

新舊站年平均降水量基本持平，年總降水量主要集中在夏季，秋冬季降水較小，總體分布呈現(xiàn)“單峰型”特點(diǎn)。新舊站在汛期各月降水量差值相對較大，非汛期各月降水量差值較小。

綜上所述，銅陵站遷址前后與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)的氣象要素存在一定差異，主要與探測環(huán)境遭到破壞、周圍環(huán)境、站點(diǎn)海拔高度及城市熱島效應(yīng)有關(guān)，在應(yīng)用兩站氣象資料指導(dǎo)農(nóng)業(yè)科學(xué)生產(chǎn)、災(zāi)害分析評估等方面應(yīng)結(jié)合氣象要素差異情況綜合研判。

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