順德國家站新舊址氣象要素對比分析

摘 要：為檢驗(yàn)順德國家站新、舊址常規(guī)觀測要素資料的一致性，采用均值差異法、均值標(biāo)準(zhǔn)差、顯著性檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法對2022年順德國家站新、舊址的常規(guī)觀測要素資料進(jìn)行分析。結(jié)果表明：新址氣溫和氣壓偏低，風(fēng)速偏大，降水量偏少，相對濕度與舊址相差不大；氣溫、降水量、相對濕度數(shù)據(jù)連續(xù)性較好，舊址觀測資料可與新址觀測資料合并使用；平均風(fēng)速連續(xù)性受到一定影響，在開展氣候統(tǒng)計(jì)、天氣預(yù)報(bào)、氣象服務(wù)時(shí)，需要進(jìn)行訂正。

關(guān)鍵詞：氣象要素；氣象服務(wù)；顯著性檢驗(yàn)

中圖分類號：P41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

順德國家氣象觀測站在2022年底由國家氣象觀測站升級為國家基本氣象站，是全國地面氣象觀測站網(wǎng)的重要組成部分，也是廣東省佛山市三個(gè)國家基本站之一，更是佛山全市獲取氣候分析、氣象災(zāi)害監(jiān)測、生態(tài)氣象觀測、天氣預(yù)報(bào)預(yù)警等氣象資料的重要觀測站。順德國家氣象觀測站原址位于順德大良街道登俊山，受山體環(huán)境所限，觀測場不是標(biāo)準(zhǔn)尺寸觀測場，非正南正北朝向，不符合現(xiàn)行規(guī)范。加之該氣象觀測站建立在不規(guī)則的山體斜坡上，又因山體自身?xiàng)l件限制及周邊高大建（構(gòu)）筑物遮擋等外部因素的影響，其氣象探測環(huán)境評分僅有69.6分[1]。同時(shí)，先進(jìn)氣象探測設(shè)備受場地限制未能妥善安裝，提供給公眾的氣象監(jiān)測產(chǎn)品精度已無法滿足現(xiàn)實(shí)要求。

為了確保氣象觀測資料的代表性、準(zhǔn)確性、比較性，補(bǔ)齊短板，改善順德區(qū)氣象觀測現(xiàn)狀，加快推進(jìn)順德區(qū)氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，提高順德區(qū)氣象災(zāi)害防御能力，提高氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，增強(qiáng)氣象公共服務(wù)能力，為順德區(qū)高質(zhì)量發(fā)展提供氣象服務(wù)保障，已成為順德區(qū)政府和廣東省氣象局的共識。2021年，順德國家站新址的建設(shè)完成，新址位于順德區(qū)大良紅崗大富山山頂，海拔55.3 m，新址的探測環(huán)境評分為98.5分。國家站的順利撤換有利于增強(qiáng)佛山市順德區(qū)氣象預(yù)警預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)能力，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高人民的生活水平和生活質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。氣象觀測站新、舊站址變化，氣象數(shù)據(jù)的連續(xù)性會(huì)受到一定影響，進(jìn)而影響氣候統(tǒng)計(jì)、天氣預(yù)報(bào)、氣象服務(wù)等方面的準(zhǔn)確性。因此，對順德國家站新舊址氣象要素進(jìn)行對比分析，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 新、舊站氣象要素資料對比分析

1.1 氣溫

對比順德國家氣象觀測站新址、舊站2022年氣溫發(fā)現(xiàn)（表1），新址的平均氣溫、最低氣溫和最高氣溫均低于舊址。7—10月的平均氣溫相差最大，其中，平均氣溫相差最大的月份是7月，氣溫相差0.9 ℃，其次是9月；4—10月的最高氣溫相差最大，其中，最高氣溫相差最大的月份是9月，氣溫相差1.2 ℃，其次是7月；9月的最低氣溫相差較為明顯，氣溫相差0.9 ℃。

總體來看，平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫平均以 7—10月相差較大；最高氣溫和最低氣溫年相差幅度相對最大，均為-0.8 ℃。

順德國家站新、舊址氣溫差值較大的原因如下：

（1）氣溫隨海拔升高而降低。新址海拔為55.3 m，而舊址海拔僅為21.4 m，新站海拔高于舊站33.9 m，溫度降低幅度受海拔的影響較大。

（2）下墊面性質(zhì)不同[2-5]。新址觀測場位于山頂，周圍多被植被覆蓋，綠地具有輻射冷卻降溫的作用；舊址位于城市中央，周圍下墊面多為水泥，熱容量和導(dǎo)熱率較大，地處城區(qū)的舊址下墊面儲熱量顯著高于地處山頂?shù)男轮?，白天城區(qū)儲熱量多，夜晚地面降溫比郊區(qū)慢，通過地—?dú)鉄峤粨Q，城區(qū)氣溫仍比郊區(qū)高，導(dǎo)致新、舊址氣溫的偏差。

（3）受觀測站周邊探測環(huán)境的影響。舊址位于大良的商業(yè)街，為人口稠密區(qū)，其周邊城市建筑密集，商業(yè)活動(dòng)較多、交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)，而新址位于大富山山頂，遠(yuǎn)離居民生活區(qū)，再加上觀測場地勢較高、四周開闊，因而新址的氣溫比舊址低[6-9]。

通過對比分析平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫的差值標(biāo)準(zhǔn)差發(fā)現(xiàn)，月和年的差值標(biāo)準(zhǔn)差均偏差不大，其中，平均氣溫的年差值標(biāo)準(zhǔn)差最小，僅為0.09 ℃，最高氣溫的差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.3～0.5 ℃，最低氣溫的差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.2～0.6 ℃，偏差幅度不大。通過對比分析可知，新站和舊站的氣溫觀測值具有一致性。

1.2 氣壓分析

通過順德國家站新、舊址各氣象要素差值和差值標(biāo)準(zhǔn)差（表2）發(fā)現(xiàn)，2022年1—12月新、舊址月平均氣壓對比差值為3.8～4.2 hPa，年平均差值為-4.0 hPa，其中，1、2、12月差值較大，7、8、9月差值相對較小。

結(jié)果分析：在近地面層，氣壓隨海拔變化，本站氣壓隨海拔的升高而降低。根據(jù)拉普拉斯氣壓高度差簡化訂正公式AP=-AH/8計(jì)算，新站的海拔為55.3 m，

而舊站的海拔為21.4 m，新、舊址氣壓表的海拔差為33.9 m，得出AP=-4.25 hPa，與實(shí)測對比差值較為接近。因此，本站氣壓產(chǎn)生差異的主要原因是遷站后海拔升高導(dǎo)致氣壓降低。

1.3 分鐘風(fēng)速

通過表2可以看出，新址2 min平均風(fēng)速在1—12月均大于舊址的，在2、10、11、12月的風(fēng)速差值幅度較大，差值幅度均超過1 m/s，其他月份的月均值差異幅度也均超過0.8 m/s，年均值差異為1.0 m/s。因此，新址２ min平均風(fēng)速觀測資料與舊址具有一定的差異性。

原因分析：海拔不同、周圍的障礙物不同是影響地面觀測風(fēng)速的主要原因。在一定范圍內(nèi)，風(fēng)速隨海拔升高而增大。新址海拔為55.3 m，而且地處在大富山頂最高處，周圍無任何遮擋物，并且地勢開闊。而舊站周圍建筑密集，觀測站建在山體斜坡上，觀測站自身及周邊建筑物都在一定程度上阻擋了氣流，并在其背風(fēng)面形成湍流，造成新舊址風(fēng)速發(fā)生明顯變化。

1.4 相對濕度

通過表2可以發(fā)現(xiàn)，3、5、6月新址的相對濕度小于舊址，但濕度差值很小，最大相差僅為0.9%，其他9個(gè)月觀測站新址相對濕度均大于舊址，其中，9月差值最大，而年平均差值僅為1.1%。新、舊址的差異偏離平均狀況不明顯。

總體來看，新、舊址相對濕度觀測值具有一致性。相對濕度存在差異的原因：新址周邊綠化覆蓋率較高，且新址海拔高，氣溫普遍低于舊址；在絕對濕度相同時(shí)，溫度低，則相對濕度大。

1.5 降水量

由表2可知，新址在夏季（5—8月）的降水量明顯少于舊址，8月降水量最大相差58.6 mm；2—3月的降水量也比舊址要少，新址2月降水量少于舊址降水量35 mm；在降水量比較少的月份（1、10、12月），新、舊址月降水量基本持平；降水量比較多的月份（5、6、7、8月），新址的降水量明顯要比舊址少。新址比舊址年累計(jì)降水量減少了12%左右。

原因分析：降水差異原因可能為下墊面不同，且夏季降水局地性比較明顯。

2 顯著性檢驗(yàn)

選取順德國家站舊址2013—2022年平均氣溫、平均相對濕度、平均風(fēng)速、降水量月值序列，對新址平行觀測期對應(yīng)各要素的月值進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

通過查閱得到閾值ta=0.05＝2.086，ta=0.01＝2.845[10-11]。

表3統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，新址平均氣溫、平均相對濕度、降水量月值t檢驗(yàn)結(jié)果均小于α=0.05和α＝0.01閾值標(biāo)準(zhǔn)，這說明新址的平均氣溫、平均相對濕度、降水量月值與舊址差異均不顯著，可與舊址觀測資料合并使用。平均風(fēng)速除了5月，其他11個(gè)月t檢驗(yàn)結(jié)果均大于ta=0.01＝2.845，有極顯著差異，平均風(fēng)速差異明顯。

3 結(jié)論

（1）通過均值差異法、均值標(biāo)準(zhǔn)差對比分析2022年順德國家站新、舊址的氣象資料，得到新、舊址各氣象要素產(chǎn)生差異主要是受海拔、下墊面性質(zhì)、周圍環(huán)境等方面影響。舊址探測站位于城市中心，環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，遷站能使地面觀測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確更具有代表性。新站的每月平均氣溫均比舊站平均氣溫低0.6 ℃左右，新站的每月氣壓均比舊站低，平均低4 hPa左右，新站的2 min平均風(fēng)速均大于舊站，每月的2 min平均風(fēng)速相差1 m/s左右，新址的降水量明顯要比舊址要少，年累計(jì)降水量減少了12%左右，相對濕度的差異不大。

（2）通過均值差異性顯著性實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，新站在氣溫、降水量、相對濕度方面與舊站差值不大，顯著性差異性不顯著，數(shù)據(jù)連續(xù)性較好。但是，新、舊站的平均風(fēng)速顯著性差異明顯，數(shù)據(jù)的連續(xù)性受到一定影響，新址數(shù)據(jù)偏高，在開展氣候統(tǒng)計(jì)、天氣預(yù)報(bào)、氣象服務(wù)時(shí)，需要進(jìn)行訂正。此外，新站氣壓偏低，可以利用氣壓隨海拔變化的規(guī)律訂正新址數(shù)據(jù)，以減少遷站后觀測場海拔變化對氣壓連續(xù)性觀測的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 黃嘉佑.氣象統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)報(bào)方法[M].北京：氣象出版社， 2016.

[3] 黃金穎，張虹，趙然，等.薊州國家氣象觀測站遷站數(shù)據(jù)對比分析及評估[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2022（12）：147-150.

[4] 張祿，吳洋，趙玥，等.津南國家氣象觀測站遷站數(shù)據(jù)對比分析及評估[J].氣象水文海洋儀器，2020，37（3）：36-37，42.

[5] 楊波，張昆，尹玉利.寧河國家氣象觀測站遷站數(shù)據(jù)對比分析及評估[J].氣象水文海洋儀器，2020，37（1）：24-27.

[6] 鄧天宏，米鴻濤，王國安，等.自動(dòng)氣象站資料評估方法及應(yīng)用[J].河南氣象，2005（3）：44-46.

[7] 林磊，王國強(qiáng)，任義方，等.國家氣象觀測站遷站氣象要素對比方法的探討[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017，37（13）：132-133.

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

[9] 丘平珠，程愛珍，黃理.廣西南寧自動(dòng)氣象站與人工氣象站觀測資料質(zhì)量對比評估[J].廣西氣象，2004（2）：29-33.

[10] 林磊，王國強(qiáng)，任義方，等.國家氣象觀測站遷站氣象要素對比方法的探討[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017，37（13）：132-133.

[11] 郭丹.泰和國家氣象觀測站遷站對比觀測數(shù)據(jù)差異分析[J].中國高新科技，2023（20）：143-145.

收稿日期：2024-10-16

基金項(xiàng)目：佛山市氣象局科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（202208）。

作者簡介：戴春容（1987—），女，江西上饒人，工程師，研究方向?yàn)闅庀蠓?wù)。