柳江國家氣象觀測站遷站對比觀測數(shù)據(jù)分析

覃艷秋，趙龍捷，覃嘉嘉

（柳州市柳江區(qū)氣象局，廣西 柳州 545100）

地面氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、代表性、可比較性能反映觀測站點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)的平均氣象狀況，是氣象數(shù)值模式預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。許多學(xué)者分析了觀測站址遷移前后對氣候統(tǒng)計(jì)、氣象預(yù)報(bào)的影響。本文利用柳江國家氣象觀測站2018 年1 年的對比觀測數(shù)據(jù)，對氣壓、氣溫、相對濕度、風(fēng)等氣象要素值進(jìn)行對比，分析新舊址氣象要素的差異性。

1 新舊址探測環(huán)境概況

由表1 所示，柳江國家氣象觀測站舊址地理位置為109°20·N，24°15·E，海拔高度為100.9 m。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，柳江國家站的舊址逐漸由城鎮(zhèn)邊緣變成城鎮(zhèn)區(qū)，周圍高樓林立，城市主道路距離觀測場僅為10 m，2016 年探測環(huán)境評估得分為71.2分，2017 年降為69.9 分，探測環(huán)境條件變差。為保證氣象觀測資料的準(zhǔn)確性、代表性和可比較性要求，2017 年新建觀測場，地理位置為109°17·N，24°13·E，海拔高度為133.7 m。新址與舊址的直線距離為5.5 km，海拔高度差為32.8 m，新址觀測場四周視野開闊，下墊面為自然植被覆蓋，探測環(huán)境評估得分96.6 分，于2018 年1 月1 日開始進(jìn)行為期一年的對比觀測，舊址為對比觀測站。

表1 柳江國家氣象觀測站新舊址比較

2 氣象要素對比分析

利用2018 年1 月—12 月新址、舊址同期氣壓、氣溫、相對濕度、風(fēng)和降水，統(tǒng)計(jì)各月新舊址要素的差值，分析柳江站遷站前后觀測資料的差異，具體見表2。

表2 柳江國家氣象觀測站新、舊址2018年各氣象要素分析表

2.1 氣壓

由圖1 所示，新址各月月平均本站氣壓明顯低于舊址，年度變化趨勢基本相同，冬春季節(jié)差值較大，夏秋季節(jié)差值較小，1月份差值最大，為-3.9 hPa，年平均本站氣壓差值為-3.7 hPa，主要原因是氣壓隨海拔高度的增高而降低。根據(jù)拉普拉斯簡化訂正公式Δp=-?h∕8[1]，新址與舊址氣壓傳感器感應(yīng)部分海拔高度差?h為32.8 m，由此可計(jì)算出氣壓差為4.1 hPa?？梢?，產(chǎn)生氣壓差異的主要原因是由海拔高度差造成的。

圖1 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址月本站氣壓數(shù)據(jù)對比（單位：hPa）

2.2 氣溫

通過對比，可以看出2018 年1—12 月新址各月平均氣溫均比舊址低，新址年平均氣溫比舊址低0.4 ℃。從溫差分析，6—10 月兩站平均氣溫相差較大，大于0.6 ℃，其余月份相差較?。ㄒ妶D2）。說明，氣溫越高時(shí)，新、舊址氣溫差值越大，氣溫越低時(shí)，差值越小。夏半年（4—9 月）的平均氣溫差值為0.6 ℃，冬半年（10月至次年3月）的平均氣溫差值為0.3 ℃，根據(jù)氣溫遞減率計(jì)算公式γ=Δt∕Δz× 100，可得新、舊址夏半年氣溫遞減率為1.8 ℃∕100 m，冬半年的氣溫遞減率為0.9 ℃∕100 m，由此可知，夏半年的平均溫差明顯大于冬半年的平均溫差。

圖2 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)對比（單位：℃）

導(dǎo)致新、舊址氣溫差異的主要原因是兩站海拔高度的差異，氣溫隨海拔高度的增加而降低。而根據(jù)近地面層的氣溫隨海拔高度的遞減率0.65 ℃∕100 m來看，與所統(tǒng)計(jì)的實(shí)測差值遞減率有差異，說明還有其他原因引起新址氣溫較舊址低。分析認(rèn)為是地形、下墊面的差異導(dǎo)致。新址觀測站位于坡頂，四周為綠色植被，地面輻射弱，障礙物遮擋少，空曠因?yàn)榭諝饬魍ê?，所以新址全年平均氣溫低一些。而舊址位于平地，四周已高樓林立，且有一條距離觀測站圍欄僅為15 m 的縣級公路，地面輻射較大，同時(shí)城市人類活動頻繁，城熱島效應(yīng)導(dǎo)致舊址全年平均氣溫高一些。

2.3 相對濕度

由圖3所示，全年舊址的相對濕度高于新址，年平均相對濕度高2.6%。分析其主要原因可能有，一是海拔高度的不同造成的溫度差異從而導(dǎo)致相對濕度受影響，二是下墊面的不同導(dǎo)致的相對濕度的差異。

圖3 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址平均相對濕度數(shù)據(jù)對比（單位：%）

2.4 平均最高氣溫和平均最低氣溫

根據(jù)表1，新址的平均最高氣溫比舊址低0.5 ℃，平均最低氣溫比舊址低0.4 ℃。平均最低氣溫冬季差值較小，夏季差值較大，最大的為8 月，達(dá)0.8 ℃。平均最高氣溫全年差異趨勢基本相同，差異最小的為1月份，差異最大的為7—8月，達(dá)0.7 ℃。

2.5 風(fēng)向風(fēng)速

由圖4所示，新址年最多風(fēng)向?yàn)镹，其次為NNW和S，各方向風(fēng)向頻率均大于0，頻率最小的為偏東風(fēng)，舊址年最多風(fēng)向?yàn)镹NW，其次為SSW 和NW，風(fēng)向頻率主要集中在偏西風(fēng)，而偏東風(fēng)頻率為0。新址的年平均風(fēng)速比舊址高0.4 m∕s。導(dǎo)致風(fēng)速差異的主要原因，一是海拔高度的差異，二是周圍障礙物對風(fēng)速的影響。在一定范圍內(nèi)，海拔越高，風(fēng)速越大，新址比舊址海拔高度高32.8 m，且位于坡頂，四周空曠，空氣流通性好，因而風(fēng)速高于舊址，而舊址四周建筑物多，阻擋了空氣的正常流動，因而平均風(fēng)速較小[2]。

圖4 2018年平均風(fēng)向、風(fēng)速玫瑰圖（左：新址，右：舊址）

2.6 降水

采用差值統(tǒng)計(jì)方法，將新址的月降水量減去舊址月降水量得到1—12月各月降水量的差值。根據(jù)表1 和圖5，2—6 月，10—12 月新址與舊址的月降水量比較一致，而7—8月新址的月降水量多于舊址，1月和9 月新址的月降水量少于舊址，且9 月明顯偏少，相差100.6 mm。月平均差值為-4.9 mm，年差值為-58.9，新址年總降水量比舊址偏少4%。

圖5 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址月降水量數(shù)據(jù)對比（單位：mm）

分析其原因，主要是兩站址距離約5 km，空間位置不一樣，大氣狀態(tài)有差別，造成降水時(shí)間和降水量的差異。其次降水量的差異還與局地性中小尺度天氣系統(tǒng)有關(guān)。

3 小結(jié)

通過對柳江國家氣象觀測站新址與舊址2018年對比觀測數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)氣壓、氣溫、相對濕度、平均最低氣溫和平均最高氣溫，新址均比舊址低，而平均風(fēng)速和平均相對濕度，則是新址比舊址大，7—9 月兩站的月降水量存在較大差異。海拔高度、下墊面的不同、周圍環(huán)境的差異，是造成新址、舊址各氣象要素產(chǎn)生差異的主要原因。受城鎮(zhèn)化發(fā)展的影響，遷站能使地面觀測站滿足探測環(huán)境評估的要求，使地面觀測資料更具有代表性，但同時(shí)由于遷站導(dǎo)致的地理環(huán)境改變，數(shù)據(jù)連續(xù)性受到影響，尤其是夏半年新址的平均氣溫比舊址低0.6 ℃左右，在氣候統(tǒng)計(jì)、天氣預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)時(shí)，應(yīng)考慮城區(qū)和郊區(qū)的差異性，對氣溫進(jìn)行必要的訂正，特別是在夏季高溫季節(jié)，發(fā)布高溫預(yù)警時(shí)，應(yīng)充分考慮舊址城鎮(zhèn)站的最高氣溫，以達(dá)到更好的預(yù)警效果。