太原基本站遷站對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

任兆龍　王彥紅　李明　任慧龍

摘 要：利用2013年太原基本站遷站前后氣壓、氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)向風(fēng)速等觀測(cè)資料對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)新站月平均本站氣壓、月平均最高（低）氣壓、月極端最高（低）氣壓均比舊站略低；平均氣溫1—12月新站比舊站低；月平均相對(duì)濕度1—12月新站高于舊站；新站的月平均風(fēng)速、月最大風(fēng)速高于舊站，月極大風(fēng)速1，4，9月持平，8，12月新站小于舊站，其他月新站高于舊站，新、舊站風(fēng)向有顯著差異。造成遷站前后氣象要素差異的原因主要是觀測(cè)場(chǎng)周圍環(huán)境、下墊面性質(zhì)改變，海拔高度變化對(duì)氣象要素的影響不明顯。

關(guān)鍵詞：太原基本站；站址遷移；月平均氣溫；相對(duì)濕度

中圖分類號(hào)：P468 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.024

太原國(guó)家基本氣象站始建于1954-09，由于城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，探測(cè)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)峻，舊站周圍建筑物逐漸增加，人口日益密集，觀測(cè)環(huán)境已經(jīng)不具備地面氣象觀測(cè)要求的條件。探測(cè)環(huán)境變化一般包括逐漸影響和站址遷移2個(gè)階段，而尤其以站址遷移對(duì)資料序列均一性影響最為顯著；逐漸影響階段是漸進(jìn)過程，對(duì)氣象要素的影響更為復(fù)雜。周昊楠等人通過對(duì)比觀測(cè)資料分析認(rèn)為，各氣象要素差異的產(chǎn)生主要來源于城鎮(zhèn)化影響。為了保證氣象觀測(cè)資料的代表性、準(zhǔn)確性和比較性，改善探測(cè)環(huán)境，太原國(guó)家基本站于2013-01由太原市小店區(qū)殷家堡村（稱“舊站”，下同）遷至太原市小店區(qū)北格鎮(zhèn)張花村（稱“新站”，下同）。為掌握新、舊站因地理位置和周圍環(huán)境不同而形成的兩站氣象要素的差異，根據(jù)中國(guó)氣象局《國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站遷建撤暫行規(guī)定》的要求，于2013-01—2013-12進(jìn)行了相關(guān)要素的對(duì)比觀測(cè)，進(jìn)而分析遷站對(duì)氣象要素的影響，為資料序列的連續(xù)性和訂正提供依據(jù)，也更好地為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供氣象決策依據(jù)。

1 新、舊站址觀測(cè)環(huán)境概況及自動(dòng)站類型

舊站地理位置為112°33′E、37°47′N，觀測(cè)場(chǎng)海拔高度778.3 m，氣壓傳感器海拔高度779.4 m，風(fēng)速傳感器距地高度11.0 m，地理環(huán)境為郊區(qū)；新站地理位置為112°35′E、37°37′N，觀測(cè)場(chǎng)海拔高度776.3 m，氣壓傳感器海拔高度777.3 m，風(fēng)速傳感器距地高度11.0 m，地理環(huán)境為鄉(xiāng)村。新站位于舊站東南偏南方位，二者直線距離18.4 km。新站為DZZ4型自動(dòng)站，舊站為CAWS600型自動(dòng)站。

2 資料與方法

采用的資料為2013-01—12同期氣壓（月平均本站氣壓、月平均最高（低）氣壓、月極端最高（低）氣壓）、氣溫（月平均氣溫、月平均最高（低）氣溫、月極端最高（低）氣溫）、相對(duì)濕度（月平均相對(duì)濕度、月最小相對(duì)濕度）、風(fēng)速（2 min月平均風(fēng)速、月最大風(fēng)速、月極大風(fēng)速）和月最多風(fēng)向。采用差值統(tǒng)計(jì)方法，1—12月各要素差值為新站觀測(cè)值減舊站觀測(cè)值。

3 氣象要素對(duì)比分析

3.1 本站氣壓

據(jù)統(tǒng)計(jì)，新站月平均本站氣壓、月平均最高（低）氣壓、月極端最高（低）氣壓均比舊站略低，1—12月平均本站氣壓差值為0.3～0.5 hPa，平均最高、最低氣壓差值分別為0.3～0.6 hPa和0.2～0.5 hPa，月極端最高（低）氣壓差值為0.1～0.6 hPa（0.0～0.5 hPa），兩站極端最高、最低氣壓出現(xiàn)日期各有一個(gè)月不同，其余各月相同。通過圖1可以看出，新、舊站氣壓的時(shí)間一致性較好。

3.2 氣溫

由表1、表2可知，1—12月平均氣溫新站比舊站低0.1～2.1 ℃；月平均最高氣溫，9月新、舊站相同，5，10月，新站比舊站高0.2 ℃，其余月份新站比舊站低0.1～0.4 ℃；月平均最低氣溫，1—12月新站比舊站低0.2～1.9 ℃；極端最高氣溫2，6，9，10，12月新站高于舊站0.1～0.7 ℃，其他月份新站低于舊站0.1～1.6 ℃；極端最低氣溫4，7月新、舊站相同，6，11月新站高于舊站0.1 ℃，其余月新站低于舊站0.3～3.3 ℃，極端最高、最低氣溫出現(xiàn)日期各有8個(gè)月相同。

3.3 相對(duì)濕度

據(jù)統(tǒng)計(jì)，新站月平均相對(duì)濕度1—12月高于舊站，差值為1%～8%.月最小相對(duì)濕度2，4，6，10月新、舊站無差值，5，9月新站低于舊站1%和4%，其他月份新站高于舊站1%～5%，具體如表3所示。兩站最小相對(duì)濕度出現(xiàn)日期，1，3，4，5，6，10，11月份相同，其他月份不同。

3.4 風(fēng)向、風(fēng)速

從表4可看出，新、舊兩站的風(fēng)速有較大差異。新站的月平均風(fēng)速、月最大風(fēng)速高于舊站，差值分別為0.2～1.3 m/s和0.4～6.0 m/s，月極大風(fēng)速1，4，10月持平，8，12月新站小于舊站，差值分別0.2 m/s和0.3 m/s，其余月新站大于舊站，差值為0.7～6.7 m/s。月最多風(fēng)向也存在較大差別，差值在22.5°～135°。當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)天氣現(xiàn)象時(shí)，差異尤為明顯，新站2013年出現(xiàn)大風(fēng)5次，舊站全年未出現(xiàn)。

4 新、舊站氣象要素差異分析

4.1 新、舊站氣壓差異分析

氣壓就是大氣壓強(qiáng)或壓力，氣壓與水汽含量、風(fēng)速、對(duì)流強(qiáng)度等密切相關(guān)。氣壓隨海拔高度的升高而降低，氣壓差可根據(jù)拉普拉斯簡(jiǎn)化訂正公式△P=-△H/8來計(jì)算。新、舊站氣壓感應(yīng)器海拔高度差僅2.0 m，計(jì)算可得氣壓差為-0.3 hPa。這表明，產(chǎn)生氣壓差異的原因不是海拔高度的不同。

4.2 新、舊站氣溫差異分析

空氣溫度是代表空氣冷熱程度的物理量，它的變化能夠反應(yīng)局地環(huán)境的改變。氣溫隨海拔高度的變化可按平均溫度垂直遞減率0.65 ℃/100 m計(jì)算。由于新站海拔比舊站低2.1 m，氣溫應(yīng)升高0.01 ℃，其結(jié)果與實(shí)際值差異很大，說明兩站的溫差與海拔無關(guān)。

4.3 新、舊站相對(duì)濕度差異分析

舊站地面、建筑物等所用材料基本不滲水，降雨過后，水基本流入排水管道，綠地面積較少，水分蒸發(fā)、蒸騰少，相反，新站下墊面土壤、植物蒸騰較大；絕對(duì)濕度相同時(shí)，溫度高相對(duì)濕度小，而新站氣溫低于舊站。因此，新站相對(duì)濕度高于舊站。

4.4 新、舊站風(fēng)向風(fēng)速差異分析

舊站位于城市發(fā)展區(qū)，四周建（構(gòu)）筑密集且高大，空氣流動(dòng)性差，熱量不易散發(fā)，造成舊站風(fēng)速小，風(fēng)向受外界影響大；新站四周空曠，造成風(fēng)速較大，風(fēng)向受外界影響小。

5 結(jié)論

由于新站位于鄉(xiāng)村，周圍下墊面是耕田（地），而舊站位于近郊的高新開發(fā)區(qū)中，周圍是高樓和城市道路，因此舊站的溫度高、濕度低。兩站氣壓相差0.3～0.5 hPa，儀器差是主要原因。舊站址周圍建筑密集，每座建筑物都阻擋氣流，從而使風(fēng)力削弱，導(dǎo)致舊站風(fēng)速比新站明顯減小。綜上所述，產(chǎn)生氣象要素差異的主要原因?yàn)橛^測(cè)場(chǎng)周圍環(huán)境和下墊面狀況發(fā)生改變，特別對(duì)溫度、風(fēng)向風(fēng)速和濕度的影響尤為顯著。由于舊站周圍近幾年建筑物逐漸增加，從而影響空氣的流通及風(fēng)向風(fēng)速的變化。而新站位于比較開闊的鄉(xiāng)村，遠(yuǎn)離居民生活區(qū)，因此受人類活動(dòng)影響較小。

參考文獻(xiàn)

[1]王秋香，周昊楠，陳曉燕.單站資料均一性對(duì)本地氣候資料趨勢(shì)結(jié)果的影響[J].沙漠與綠洲氣象，2010，4（4）：1-5.

[2]劉衛(wèi)平，王曉梅，張志平.塔城地區(qū)氣象（候）站溫度的均一性檢驗(yàn)[J].沙漠與綠洲氣象，2009，3（2）：25-27.

[3]石登科，崔學(xué)禎.甘肅臨夏人工與自動(dòng)氣象站氣溫觀測(cè)差異對(duì)比及均一性研究[J].干旱氣象，2008，26（4）：71-74.

[4]周昊楠，陳曉燕，王秋香.昌吉站遷站對(duì)溫壓降水要素影響的分析[J].沙漠與綠洲氣象，2010，4（5）：40-43.

[5]龐成，王伏村，陸衛(wèi)榮.甘肅張掖站新舊址氣溫對(duì)比觀測(cè)資料分析[J].干旱氣象，2013，31（2）：283-289.

[6]周慧僚.天峨氣象站遷站對(duì)比觀測(cè)資料分析[J].氣象水文海洋儀器，2009，26（4）：151-154.

[7]李文君，梁國(guó)堅(jiān)，楊士恩.氣象站遷站前后氣溫同期觀測(cè)資料對(duì)比[J].氣象科技，2010，38（5）：599-604.

[8]中國(guó)氣象局，〔2012〕93號(hào).國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站遷建撤暫行規(guī)定[S].2012-11-28.

[9]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）：31-33.

[10]盛裴軒，毛節(jié)泰，李建國(guó)，等.大氣物理學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2003：137.

〔編輯：劉曉芳〕