仁和氣象站遷站前后溫濕對比分析

資 晶，肖藝琳，嚴 晶

(仁和區(qū)氣象局，四川攀枝花 617000)

仁和區(qū)隸屬于四川省攀枝花市，具有四季不分明，干、雨季分明，降雨量集中在6—9月，晝夜溫差大，氣候干燥等氣候特征。仁和區(qū)國家氣象觀測站始建于1965年，隨著城市化的發(fā)展，四周由郊區(qū)農田山地變?yōu)楦邩橇至⒌纳套⌒^(qū)，觀測環(huán)境受到嚴重破壞。為了保證氣象觀測資料的準確性、代表性和比較性，改善探測環(huán)境[1]，2018年1月1日，仁和區(qū)國家氣象觀測站由城區(qū)中心搬遷至南部休閑公園后山，新址位于公園山頂，無建筑遮擋，視野空曠，周圍綠色植物長勢良好。新址位于舊址南方，直線距離2 600 m，海拔高度新址比舊址高172.6 m。地理位置變遷造成新、舊站點四周探測環(huán)境的差異較大，以致常規(guī)觀測要素氣溫、濕度等差異明顯[2]，在一定程度上造成觀測數據的不連續(xù)，進而影響觀測資料的均一性，使得氣候評價的分析結果不能正確反映真實的氣候變化[3]。本文對2018年新、舊站空氣溫度和空氣濕度氣象等要素進行統(tǒng)計分析，以了解觀測站位置變遷所造成的溫濕度差異。

1 資料和方法

利用2018年1—12月仁和區(qū)新、舊站同期氣溫(月平均氣溫、月平均最高(最低)氣溫、月極端最高(最低)氣溫、月平均氣溫日較差)，相對濕度(月平均相對濕度、月最小相對濕度)和水汽壓(月平均水汽壓)等地面氣象觀測資料，采用差值統(tǒng)計方法，差值為新站觀測值減舊站觀測值，其中平均值為02時、08時、14時和20時4次觀測值的平均值。

2018年攀枝花仁和區(qū)雨季開始于5月27日，結束于10月1日。雨季開始期、結束期的計算采用攀枝花本地標準：日雨量首次大于等于50 mm，此日即為雨季開始期；立冬前最后一次日雨量大于等于10 mm的日期為雨季結束日。

2 氣溫差值對比分析

2.1 月變化對比

2.1.1 平均氣溫 新、舊站1—11月月平均氣溫差值為負，12月差值為正，年平均氣溫新站較舊站低0.84 ℃；月平均氣溫雨季(5—10月)期間差值波動在-1.0～-1.9 ℃之間，干季(11—4月)期間差值波動在-0.7～0.2 ℃之間；月平均氣溫新站與舊站差別最大出現在8月為-1.9 ℃，最小出現在2月為0 ℃。月平均最高氣溫各月差值波動在-1.2～-2.3 ℃之間，差別最大出現在8月，最小出現在4月；年平均最高氣溫新站較舊站低1.82 ℃。月平均最低氣溫3—12月差值為負，1、2月差值為正，各月平均最低氣溫差值波動在-1.9～-0.6 ℃之間，差別最大出現在8月，最小出現在3月和12月；年平均最低氣溫新站較舊站低0.7 ℃(見表1)。

表1 2018年仁和區(qū)新、舊站各月氣溫月差值統(tǒng)計表 單位：℃

2.1.2 極端最高(最低)氣溫 月極端最高氣溫差值均為負，波動在-1.1～-2.4 ℃之間，差別最小出現在2月和4月，最大出現在8月和9月，其中3月、5月和9—11月月極端最高氣溫出現日新、舊站不是同一日。月極端最低氣溫差值均為負，波動在-0.6～-2.0 ℃之間，差別最小出現在1月，最大出現在2月，其中1月、3月和9—10月極端最低氣溫出現日新、舊站不是同一日。9月極端氣溫最高(最低)新、舊站均為相鄰日出現。

2.1.3 月平均氣溫日較差 月平均氣溫日較差各月差值均為負，波動在-0.4～-2.1 ℃之間，差別最小出現在6月和8月，最大出現在2月。6—10月月平均氣溫日較差差值波動在-0.4～-0.6 ℃之間，其余月份波動在-1.0～-2.1 ℃之間，差值波動范圍干、雨季有明顯區(qū)別。雨季期間氣溫比較平穩(wěn)，而干季是氣溫較快回升和氣溫下降較快時期，天氣通常表現為冷暖空氣交替頻繁[4]；因此干季月平均氣溫日較差波動范圍較雨季大。

2.2 日變化對比

如氣溫日變化曲線圖(圖1)所示，日最高氣溫和日最低氣溫出現時間新、舊站一致，分別為16—17時(日最高)、07—08時(日最低)。日變化曲線中新、舊站21時—04時基本重合，05時開始新站升溫趨勢弱于舊站，至17時左右新、舊站氣溫差別最大，18—20時新站降溫趨勢也弱于舊站。新、舊站的氣溫差別在白天較大，在夜間很小。

圖1 2018年仁和區(qū)新、舊站氣溫日變化曲線

3 濕度差值對比分析

3.1 月變化對比

月平均相對濕度2—10月差值為正，12月差值為負，波動在-1%～11%之間，差值最大出現在8月，1、11月最小為零；年平均相對濕度新站較舊站高4%。月最小相對濕度各月差值均為正，波動在1%～27%之間，差別最大出現在8月，最小出現在1、2、4月；月最小相對濕度除8月以外，其余月均出現在同一日。年平均最小相對濕度新站較舊站高6%。月平均水汽壓新站均高于或等于舊站，波動在0～0.8 hPa之間，差別最大出現在8月，最小出現在1、11、12月；年平均水汽壓新站較舊站高0.4 hPa。

表2 2018年仁和區(qū)新、舊站各月濕度差值

3.2 日變化對比

如圖2所示，新、舊站相對濕度日變化走勢一致，日最高值和日最低值出現時間均為08時左右(日最高)、17時左右(日最低)，白天差別大于夜間，在夜間22—02時兩者重合。新、舊站水汽壓日變化走勢并不完全一致，新站在08—11時呈上升趨勢，在11時左右達到峰值，之后呈下降趨勢；舊站08時左右達到峰值，之后呈下降趨勢。新、舊站日最高值出現時間分別為11時左右(新站)、08時左右(舊站)；日最低值出現時間均在17時左右，白天差別大于夜間。

圖2 2018年仁和區(qū)新、舊站相對濕度(a)、水汽壓(b)日變化曲線

4 差值成因分析

(1)城區(qū)熱島效應。舊站周圍建筑密集，下墊面為硬化地或裸地；新站位于公園山區(qū)，植被密集，下墊面為綠地。根據相關研究，地表參數變化對城市熱島效應的影響分別是建筑指數最大、植被次之、水體最小，地表溫度與建筑指數總體呈正相關，與植被、水體總體呈負相關[5]。城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區(qū)的土壤、植被具有更大的吸熱率和更小的比熱容，使得城市升溫較快，并向四周和大氣中大量輻射，造成了白天舊站的升溫趨勢快于新站[6-8]，日最高氣溫、月極端最高氣溫遠高于新站。攀枝花雨季降水集中且以短時強降雨為主，根據1981—2010年的整編資料，整個雨季(5—10月)平均降水量為777.6 mm，干季為41.3 mm，短時降水造成地表熱量快速變化，進一步加強城區(qū)熱島增溫效應；因此雨季期間的氣溫差別比干季大，尤其是新、舊站月極端最高(最低)氣溫的出現日基本不一致。城市熱島效應對日最低氣溫的影響大于對日最高氣溫的影響[7]，所以平均最低氣溫差值的波動范圍在干、雨季的區(qū)別較平均最高氣溫差值的波動范圍明顯。

(2)綠地增濕降溫作用。植物的蒸騰作用和光合作用具有很好的增濕降溫作用。一方面表現為從清晨到傍晚隨著時間的推移水汽含量先上升后下降；另一方面植物生長越旺盛，蒸騰作用和光合作用越強，增濕降溫效應越強。植物光合作用最適溫度在35 ℃左右，夏季氣溫高，植物的光合作用速率高。同樣受氣溫影響，一天中在正午的高溫時段溫濕效應較強[9-11]，所以新站水汽壓白天呈先上升后下降趨勢，而舊站呈下降趨勢。攀枝花雨季期間植物生長旺盛，因此雨季期間增濕降溫效應比干季明顯。

(3)海拔高度變化和逆溫層影響。新站海拔高度比舊站高172.6 m，在低層大氣中,氣溫隨高度的增加而降低，所以新站的年平均氣溫低于舊站。由于逆溫層常出現在冬春的早晨，因此冬季新站的平均氣溫與舊站差別很小，甚至1、2月的平均最低氣溫新站高于舊站。

5 小結

(1)仁和區(qū)地面觀測站搬遷造成觀測環(huán)境變化大，以致氣溫和濕度有明顯的差別。在氣溫差值方面，新、舊站月平均最高氣溫的差別最大，其次為月平均氣溫，月平均最低氣溫的差別最小；新、舊站月極端最高(最低)氣溫出現日期有的月份不是同一日。新、站較舊站相對濕度、水汽壓高，月最小相對濕度只有8月不是同一天出現。氣溫和濕度差別在夜間較小，其中22—02時期間一致，白天差別較大。

(2)氣溫和濕度的差值在干、雨季期間的波動范圍有明顯區(qū)別。新、舊站雨季期間的月平均氣溫、月極端氣溫、月平均相對濕度、月最小相對濕度、月平均水汽壓差值的波動范圍大于干季期間的波動范圍；月平均氣溫日較差差值波動范圍雨季期間小于干季期間。

(3)造成新、舊站溫濕差異的主要影響因素是城市熱島效應、綠地增濕降溫作用，海拔高度變化和逆溫層等。