臨安地區(qū)氣溫差異特征及其預(yù)報應(yīng)用

俞宏耀 徐振宇

摘要? ? 主要利用了2006—2016年臨安地區(qū)70個氣象自動站以及臨安國家基本氣象站采集的氣溫資料，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算和比較，分析了臨安地區(qū)氣溫差異的特征。結(jié)果表明，臨安氣溫整體呈現(xiàn)東南方向偏暖、西北方向偏冷的態(tài)勢。海拔是影響氣溫的主要因素之一，遵循顯著的一元線性關(guān)系，大部分自動站的最低氣溫、最高氣溫的月平均值均比臨安基本站低，最低氣溫比臨安站偏低較多，臨安城區(qū)周邊具有一定的熱島效應(yīng)特征。

關(guān)鍵詞? ? 氣溫;差異特征;預(yù)報;浙江臨安

中圖分類號? ? P423.3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）11-0186-05

國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對氣象預(yù)報提出了越來越高的要求，氣象科技與氣象服務(wù)的現(xiàn)代化程度是衡量經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平和人民生活水平的重要標(biāo)志?，F(xiàn)階段，我國氣象服務(wù)水平還明顯不足。這種狀況對氣象工作者來說，既是挑戰(zhàn)，也是一個機(jī)會。中國氣象局提出了氣象預(yù)報要向精細(xì)化方向發(fā)展的戰(zhàn)略思想。精細(xì)化預(yù)報是高分辨率天氣預(yù)報的深入應(yīng)用。

氣溫對干旱、霜凍、凍雨等災(zāi)害天氣的發(fā)生和發(fā)展起著重要作用，是判斷農(nóng)業(yè)受災(zāi)程度的重要指標(biāo)之一[1-2]?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的發(fā)展增強(qiáng)了對天氣變化的敏感度，即使在少雨的冬季，氣溫變化對大面積大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及冬小麥生長影響也非常大[3]。特別是臨安市作為杭州“菜籃子工程”山地蔬菜的重要輸送地，山地海拔高，晝夜溫差大，春、秋季早晚霜凍頻繁，對蔬菜生長造成了重大危害。

浙江省臨安地區(qū)地處浙西山區(qū)，市域東西長達(dá)100 km，地形西北高、東南低，差別懸殊。西部清涼峰與東部石泉海拔相差逾1 770 m，西北、西南部山區(qū)平均海拔在1 000 m以上，而東部錦城鎮(zhèn)以東大部分是海拔50 m以下的河谷平原。西、北、南三面環(huán)山，向東呈馬蹄形開口。由于地理位置特殊，形成了比較明顯的局地小氣候。臨安地區(qū)分布不均的氣溫給18個鎮(zhèn)街地區(qū)的氣溫快速預(yù)報訂正帶來一定難度。

目前，臨安市氣象局相繼建立了70多個區(qū)域自動氣象站（氣象數(shù)據(jù)24 h連續(xù)采集）和EOS/MODIS遙感衛(wèi)星接收處理系統(tǒng)、農(nóng)情監(jiān)測、雷暴監(jiān)測預(yù)警、土壤墑情監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測自動站等組成的氣象綜合探測系統(tǒng)，擁有集天氣監(jiān)測、資料處理分析和氣象信息發(fā)布于一體、展現(xiàn)現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)自動化、集約型和高效性等特點(diǎn)的新型氣象綜合業(yè)務(wù)平臺，為本項(xiàng)目提供了豐富的研究數(shù)據(jù)。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料介紹

本文所使用的全部數(shù)據(jù)資料來自于杭州臨安本地70個自動氣象站自動采集以及臨安國家基本氣象站的數(shù)據(jù)，其中70個自動氣象站的數(shù)據(jù)資料部分有缺值，還有一些新建的站點(diǎn)資料序列相對較短，例如指南山自動站只有2年多的數(shù)據(jù)資料。資料記錄基本覆蓋臨安本地各個位置（圖1），并且分布平均，在本地科研中已有大量的應(yīng)用。

1.2? ? 研究方法

1.2.1? ? 氣溫時間差異特征分析。在挑選的臨安本地70個自動氣象站中，由于建站時間不一，記錄資料超過10年的有17個站點(diǎn)，另外53個站點(diǎn)取近3年氣溫數(shù)據(jù)，統(tǒng)一進(jìn)行缺測補(bǔ)充和訂正。其中，17個自動站分別計(jì)算2006年9月至2016年9月共10年的氣溫資料與臨安國家基本氣象站的逐日最低、最高氣溫差值，分別計(jì)為ΔTMAX、ΔTMIN。將數(shù)據(jù)按月、年進(jìn)行合計(jì)、平均處理，獲得17個自動站與臨安國家基本氣象站平均的月、年平均最低、最高氣溫差值。計(jì)算式為：

分析17個自動站與臨安國家基本氣象站平均的月、年平均最低、最高氣溫差值，觀察其之間的變化趨勢，得出在時間上不同站點(diǎn)的局地氣溫差異特征。

1.2.2? ? 氣溫空間差異特征分析。用70個氣象自動站近3年的氣溫數(shù)據(jù)，計(jì)算出近3年的年平均氣溫、最高氣溫平均、最低氣溫平均以及各個季節(jié)的氣溫平均。計(jì)算式為：

之后作出相應(yīng)的插值填色圖，并進(jìn)行比對和分析，得出臨安空間局地氣溫差異特征。對于季節(jié)的劃分，使用了最為常見的陽歷法，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季[4]。

1.2.3? ? 氣溫分級統(tǒng)計(jì)。由于最高氣溫對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們生活的影響更大，本文還統(tǒng)計(jì)了70個自動站不同級別的ΔTMAX。用ΔTMAX值將各自動站進(jìn)行分級統(tǒng)計(jì)，分級標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 臨安市局地氣溫時間差異特征分析

表2為17個自動站2006年9月至2016年9月的月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫與臨安站的差值平均?？梢钥闯?，各自動站的大多數(shù)最低氣溫、最高氣溫的月均值均比臨安基本站低，最低氣溫比臨安站偏低較多，ΔTMIN在-4.7～1.1 ℃之間，17個站平均為-1.6 ℃;最高氣溫偏低略少但離散度較大，ΔTMAX在-6.5～1.9 ℃之間，17個站平均為-1.2 ℃。青山湖自動站每個月最低氣溫高于臨安基本站，板橋、昌化、青山殿等海拔較低的自動站的最高氣溫也高于臨安基本站。

圖2（a）為各個月自動站最高氣溫差值絕對值的平均直方圖。可以看出，最高氣溫差值起伏明顯，其中7月差值最大，達(dá)到2.18 ℃;2月差值最小，為1.44 ℃;8月至翌年1月大體上差值逐漸縮小，而3—5月差值逐漸增大。圖2（b）為各個各自動站最低氣溫差值絕對值的平均直方圖。最低氣溫差值的規(guī)律是2月最少，為1.36 ℃;3—5月逐漸增多，7—10月的差值較大，最大為10月（1.99 ℃）;11月到翌年1月逐漸減少。

分析各自動站最低氣溫、最高氣溫與臨安國家基本氣象站的差值絕對值發(fā)現(xiàn)，大部分自動站氣溫與市區(qū)氣溫差距在夏季明顯拉大;而冬季則差值偏小，其中2月最小;春、秋為過渡季節(jié)，變化曲線類似拋物線。比較最低氣溫、最高氣溫差值之間的差異發(fā)現(xiàn)，最低氣溫在秋季仍有較大的差值，最高氣溫最大差值出現(xiàn)在7月，而最低氣溫卻出現(xiàn)在10月。另外，也有少部分自動站所代表的區(qū)域表現(xiàn)出的規(guī)律與上述不同，例如板橋跟昌化站的最低氣溫在夏季明顯更接近于臨安基本站，而在其他季節(jié)差距逐漸拉大。

2.2? ? 臨安市局地氣溫空間差異特征分析

圖3為臨安2014—2016年日平均氣溫、最高氣溫平均、最低氣溫平均等值線填色圖。由此可以看出，臨安地區(qū)大致上可分為3個冷區(qū)（天目山區(qū)域、清涼峰大明山區(qū)域和天池區(qū)域）和3個暖區(qū)（臨安東部河谷平原、昌化鎮(zhèn)周邊和潛川鎮(zhèn)周邊的區(qū)域），整體呈現(xiàn)東南方向偏暖、西北方向偏冷的態(tài)勢。從圖3（b）可以發(fā)現(xiàn)，臨安最高氣溫分布極值并未出現(xiàn)在城區(qū)，而是多發(fā)生在臨安中南部，同時等值線密度較圖3（a）更加密集，說明臨安局地最高氣溫差異較大。圖3（c）為最低氣溫平均，大值部分出現(xiàn)在臨安市區(qū)及其周邊和昌化於潛等人口密度較高、海拔較低的區(qū)域，遵循熱島效應(yīng)特征[5-6]。

不同的季節(jié)對臨安局地之間的氣溫差異也有著不同的影響，圖4～6為2014—2016年四季日最低氣溫平均、最高氣溫平均、平均氣溫等值線填色圖。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，（a）圖和（c）圖為春、秋過渡季，圖形相似，（b）圖等值線較其他季節(jié)更加密集，表明夏季局地氣溫較其他季節(jié)差異明顯拉大，而（d）圖等值線稀疏，表明冬季差異有所縮小。

總的來說，綜合上述4個季節(jié)及其最高、最低、平均氣溫的分析發(fā)現(xiàn)，臨安局地氣溫差異具有一定的規(guī)律性，總體呈現(xiàn)北低南高的趨勢。海拔是影響氣溫的主要因素之一（圖7），其中城區(qū)熱島效應(yīng)明顯，大值區(qū)主要集中在臨安東部河谷平原以及昌化鎮(zhèn)周邊和潛川鎮(zhèn)周邊等人口相對稠密、海拔相對較低的區(qū)域;而低值區(qū)大多位于海拔較高的區(qū)域。平均氣溫和最低氣溫的極大值區(qū)域主要在臨安市區(qū)周邊，而最高氣溫的極大值區(qū)域?yàn)榕R安中南部區(qū)域。夏季時臨安局地氣溫差異會拉大，冬季差異縮小。

3? ? 結(jié)論

（1）大部分自動站的最低氣溫、平均氣溫和一部分自動站的最高氣溫，其月平均值均比臨安基本站低，最低氣溫比臨安站偏低的較多，最高氣溫偏低的較少但離散度較大。但也有一些自動站的最低氣溫和相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)量自動站的最高氣溫高于臨安基本站，例如青山湖、昌化、板橋等站，推測站點(diǎn)的海拔、附近的水體效應(yīng)、熱島效應(yīng)是影響氣溫的主要因素。

（2）大部分自動站氣溫與市區(qū)氣溫差距在夏季明顯拉大，而冬季則差值偏小，其中2月最小，春、秋為過渡季節(jié)，最高氣溫最大差異出現(xiàn)在7月，而最低氣溫的差異在夏、秋2季表現(xiàn)平緩，極值出現(xiàn)在10月。另外，也有少部分自動站的氣溫變化與上述相反，例如板橋和昌化站。

（3）臨安氣溫整體呈現(xiàn)東南方向偏暖、西北方向偏冷的態(tài)勢。海拔是影響氣溫的主要因素之一，大致上可分為3個暖區(qū)（臨安東部河谷平原、昌化鎮(zhèn)周邊和潛川鎮(zhèn)周邊的區(qū)域）和3個冷區(qū)（天目山區(qū)域、清涼峰大明山區(qū)域和天池區(qū)域）。臨安局地最高氣溫差異較大且極值出現(xiàn)在臨安中南部，最低氣溫有明顯的熱島效應(yīng)。夏季時臨安局地氣溫差異會拉大，冬季差異縮小。

（4）在預(yù)報應(yīng)用當(dāng)中，預(yù)報員以臨安本站氣溫為基準(zhǔn)、表2為預(yù)報參照依據(jù)，對臨安范圍內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)點(diǎn)對點(diǎn)的氣溫進(jìn)行預(yù)報，面上可以進(jìn)行插值格點(diǎn)化進(jìn)行模式化氣溫預(yù)報，不僅可以節(jié)省預(yù)報員本身的精力和時間，而且可以有效提高預(yù)報精準(zhǔn)度[5-6]。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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