玉屏新旧站址气象要素对比分析

胡 蓉，杨长登，邓 岑

(贵州省玉屏侗族自治县气象局，贵州 玉屏 554000)

玉屏新旧站址气象要素对比分析

胡 蓉，杨长登，邓 岑

(贵州省玉屏侗族自治县气象局，贵州 玉屏 554000)

对玉屏县2012年各月新站与旧站址的气压、气温、地温、相对湿度、降水及风等气象要素差值进行分析，结果表明：新址的气温、气压、相对湿度低于旧址，对比误差变化具有很好的一致性，且变化差异较小；新址的风速大于旧址，静风频率明显比旧址偏少；新址年最多风向与旧址2000年以前多年平均值基本一致；新、旧站址地面温度各月差值对比差异较大，且一致性变化规律不明显，尤其在高温季和低温季，地面温度反差很明显，这主要是新站的周边环境及下垫面与旧站不同等原因所引起，需要连续观测订正。

气压；气温；相对湿度；降水；风；地面温度；新站与旧站；对比分析

1 引言

台站搬迁需要进行对比观测[1]，近年来，我国城镇化进程明显加快，搬迁台站越来越多，研究对比台站搬迁前后所取资料的差异的文章不在少数[2-4]，虽然如此，地理因素，地形因素直接影响统计结果。因此仍然有必要对玉屏站2012年搬迁前后的资料进行对比分析，给出相应修正值，为玉屏站气象服务观测资料的订正及延续应用提供借鉴依据。

2 观测仪器及使用软件介绍

新、旧站观测仪器均为江苏无线电科学研究所有限责任公司提供的ZQZ-Ⅱ型7要素自动气象观测站，统一使用《OSSMO 2004》4.0.3版本，自动站对比观测时间2012年1月1日—2012年12月31日。

3 新站与旧站观测环境对比分析

旧站位于玉屏县城市中心，地理位置27°14′N，108°53′E，观测场海拨高度376 m。2000年后该站所在片区已纳入了县城镇整体规划开发。到2010年旧站观测场四周50～100 m范围被成排高层建筑楼围绕，旧站址周围观测环境已严重被破坏，观测环境已不符合《地面气象观测规范》要求。图1为旧站址地平圈遮蔽和人为障碍物仰角图，从图1中很清楚的看到观测场四周人为障碍物对测站环境造成严重影响。

图1 旧站址地平圈遮蔽和人为障碍物仰角图

新站位于县城城西边缘，地理位置27°14′N，108°55′E，观测场海拨高度394.8 m，距离旧站正西2 400 m，测站北、西、南面为低于观测站的商住楼，东面70 m处为气象局业务楼，其后200 m以远处为限高修建的商住楼，观测场距离公路、铁路、河流均在《气象设施和气象探测环境保护条例》规定的距离之外，观测场半径5 000 m内无辐射源，新观测场四周建筑物是在强制规划下修建的，满足《地面气象观测规范》和《气象设施和气象探测环境保护条例》对气象探测环境的要求。由图2新站观测场中心距地1.5 m高度处四周障碍物仰角图中可以看到，新站址在测站东南方向上受山坡自然障碍影响较大以外，基本上无人为障碍物影响。

图2 新站地平圈遮敝和人为障碍物仰角图

4 新站和旧站各气象要素的差异分析

4.1 气压差异分析

气压是作用在单位面积上的大气压强或压力，气压的变化一定程度上可以反映大气的密度变化，它与水汽含量、风速、对流强度等密切相关。从表1新、旧站资料对比中看到，各月平均气压、极端最高、最低气压数值对比，新站低于旧站，数据在-1.0～-2.1 hPa 之间。其中各月的月平均气压实测差值是-1.5～-2.0 hPa；各月的极端最高气压实测差值是-1.6～-2.1 hPa；各月的极端最低气压实测差值是-1.5～-1.9 hPa。差值较稳定，波动幅度小，夏半年差值小于冬半年，气压极值出现日期也完全相同。产生差异的原因主要是拨海高度不同，由于新站址气压传感器海拔高度比旧站址高16.9 m，在近地层中，按气压随海拔高度的变化可以根据拉普拉斯气压高度差简化订正公式△P=-△H/8来计算，计算结果为△P=-2.1 hPa，接近实际观测最大差值，说明引起气压变化差异的因素主要是拨海高度。夏季差异小于冬季的原因是受温度影响，新、旧两站的月平均气温差值夏季偏差大于冬季，在夏季由于旧站气温偏高于新站，使得空气密度减小，气压相应也会降低。

表1 2012年玉屏新旧站址气压观测资料比较 (单位：hPa)

4.2 气温差异分析

气温是表示空气冷热程度的物理量。是决定两个物体之间净热流方向的条件，是重要的气象要素之一，表2给出了新、旧站址各月平均温度和极端温度差值情况。

从表2看出：新站与旧站的月平均温度偏差幅度在-0.2～-0.7℃之间，其中12月—次年2月差值为-0.2℃，3—5月差值为-0.4～-0.5℃，6—8月差值-0.6～-0.7℃，9—11月差值为-0.3℃，新、旧两站的月平均气温差值比较结果表明，在春、夏季节偏差较大，秋、冬偏差较小，具有气温升高差值偏大的特点。对比分析全年极端最高、最低气温，新、旧两站极值大都出现在同一天，温度极值新站比旧站都低，也体现出了它们的时间的一致性和规律性。但气温极值差值变化大，新、旧站址各月极端最高气温差值在0.5～-1.3℃，各月极端最低气温差值在-0.2～-1.3℃。由此可见，从气温的整体对比分析来看，新站和旧站的差异较明显。分析产生温度差异的原因主要来自以下几方面：一是新站和旧站观测场拨海高度不同会产生温度差异，由于气温是随拨海高度升高而降低的，按照平均气温垂直递减率0.65℃/100 m来计算，新站拨海高度比旧站高出18.8 m，高差会导致温度下降0.12℃，这一数值与所统计的年平均气温实测差值有一定差异，偏小0.28℃，还存在一定差异。二是两站周围环境的差异影响着温度的变化，由于旧站位于玉屏县城区中心，而新址位于城郊的山顶上， 远离居民闹市区， 受人类活动影响较小， 观测场地四周空旷、开阔，空气流动自然。因此城市热效应作用是造成旧址气温高于新址的主要因素。

表2 2012年新站、旧站地面气象观测场温度对比 (单位：℃)

4.3 相对湿度差异分析

相对湿度是表示空气中的水汽含量和潮湿程度的物理量。是空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比，以百分数(﹪)表示。从表3可以看出，全年各月相对湿度平均值旧址均比新址大，各月相对湿度月最小值旧址均比新址大，且月最小相对湿度出现日期也基本一致，能体现出较好的一致性。从各月相对湿度平均值对比差值情况分析，1—2月和7—12月差值在-1%～-3%之间，误差较小。3—6月差值在-6%～-9%之间，误差相对较大；从相对湿度月极端最小值对比误差值分析看，也具有与各月相对湿度平均值对比差值同样的变化规律，只是对比值误差较大一些，在-4%～-12%之间。分析误差原因主要有以下因素：测站环境、影响气团和强降水现象等。本文在分析新、旧站气温对比误差时，得出旧站温度要普遍高于新站温度。其主要原因是旧站观测环境有城市温室效应特征。而相对湿度旧站普遍大于新站，同样是观测环境受到破坏引起，会使空气自然流通受到影响而产生增温增湿效应。在春夏季暖湿气流影响下和强降水过程中，这种差异更为明显。

表3 2012年新、旧站地面气象观测场相对湿度对比观测值 (单位：%)

4.4 降水差异分析

降水量可反映一个地方的雨水多少程度。从表4中看到：全年旬、月合计降水量1—3月新站少于旧站，而4—12月份则相反，差值比较小。分析主要是由于自动站雨量传感器测量误差所致；在春季、夏季有强降水时才产生较大差值，主要是受地形及降水过程时天气系统的差异影响造成强降水时新站降水量明显多于旧址。一日最大降水量两站出现在同一天。

表4 2012年新、旧地面气象观测场降水量对比观测值 (单位：mm)

4.5 风向风速变化分析

表5是用EL型自记风24次10 min风速风向平均观测统计结果，资料表明：新址风速比旧址明显偏大，月平均偏大0.5～1.4 m/s之间，一日最大风速亦是新址比旧址风速偏大，数值偏大3.1～7.78 m/s之间，且在风速越大时新址偏大越明显，在新址风速达到12.1 m/s 时，旧址只有4.4 m/s。全年各月最多风向出现方位也基本一致，只有11月份出现风向相反，但出现日期全年只有4—6月，8—9月相同，而其它月份则出现在不同日期。在进行新、旧站最多风向出现方位统计对比中，新站全年多数月份(1—5月、7月、9月、10—12月)以东北风(NE)为主，旧站则以偏西南风(WSW)为主。只有6月和8月最多风向接近一致。最多风向频率新站秋、冬、春偏多，夏季偏少。而静风频率全年各月新址明显少于旧址。旧址观测场四周高层建筑物的遮挡是造成旧址风速偏小，静风偏多的主要原因。

表5 2012年新站、旧站地面气象观测场风对比观测数据

4.6 地面温度差异分析

表6是新、旧站地面温度实测对比误差统计结果。从全年各月地面平均值对比差值来看，1—3月、5月、11—12月新站比旧站偏低，差值范围在-0.1～-1.5℃之间；4月、6月、7—8月和9—10月新站比旧站偏高，差值变化在0.1～2.7℃之间。因此，就地面平均温度而言，新、旧站各月差值对比差异较大，且一致性变化规律不明显。尤其在高温季和低温季，地面温度反差很明显。而在统计新、旧站地面最高和地面最低温度对比差值时，全年各月中不论是日平均最高还是日极端最高，新站记录均高于旧站；不论是日平均最低还是日极端最低，新站记录均低于旧站，两要素变化均具有一致性，只是出现日极值日期有不一致现象。分析影响新、旧站地面温度对比结果出现反差及温度变化差异原因主要为气象观测环境和地表性质。由于新站拔海高度比旧站高，测站地形凸显，四周开阔空旷，空气自然流通，因而获得太阳的直接辐射多，地表土壤疏松，在高温季节，地面增温会特别明显。因此，新站夏秋两季地面平均温度及全年各月地面最高温度高于旧站。同样，旧站址观测环境低洼，地表土壤较新站板结和潮湿，使地表热容量大，不容易降温。因此，新站低温季节地面平均温度及全年各月地面最低温度又低于旧站。因此，新、旧站观测环境不同是影响地面温度出现反差及温度变化差异大的因素之一。

表6 2012年新站、旧站地面气象观测场地面温度对比观测数据对比分析 (单位：℃)

5 小结

①新站和旧站气象要素值存在着明显的偏负变差，气温差值具有季节性，以春、夏季最大，秋、冬季最小。造成这些差异的主要因素除了两址的海拨高度不同造成的影响外，台站环境改变，旧站由于城市化存在城市热岛效应，造成旧站气象资料的代表性越来越差；而新站处于城郊海拔较高的气流通畅的山顶，四周无影响观测的障碍物，能够真实地探测到各气象要素的变化，真实地反映出当地的天气气候变化环流状况。

②玉屏站1—12月新、旧站同期对比观测的结果表明：新站的月平均气温比旧站偏低幅度在-0.2～-0.7℃之间，气压新站低于旧站幅度在-1.0～-2.1 hPa 之间，相对湿度新站比旧站偏高幅度在1%～12%，风速新站比旧站偏大幅度在0.5～1.4 m/s之间， 静风频率新站少于旧站主要是由于旧址观测场四周高层建筑物的遮挡造成的；弱降水出现两站差异不大，强降水出现时新站比旧站明显偏多主要是受地形及降水过程时天气系统的差异影响造成；地面月平均温度1—3月、5月、11—12月新站比旧站偏低，差值范围在-0.1～-1.5℃之间；4月、6月、7—8月和9—10月是新站比旧站偏高，差值变化在0.1～2.7℃之间，对地表面有明显的增温作用。说明新址在冬季和夏季呈现出一定的城市热岛效应，对地表面有明显的增温作用。

③由于使用的对比观测资料年代时间比较短，本文分析得到的结论仅供参考，随着新站资料的不断积累我们将会作进一步的分析和论证。

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[2] 王胜.肃北新旧气象站观测资料对比分析[J].甘肃科技，2011，(27)19.

[3] 袁云贵， 宋彦棠.都匀市气象局迁站对比观测各气象要素差异分析[J].贵州气象，2008，32(2).

[4] 程爱珍，许嘉玲，等.广西南宁国家基本气象站迁站对比观测资料差异分析[J].安徽农业科学，2012，40( 27)：135020-13504.

[5] 杨秀勋， 杨明.铜仁基本站迁站对比观测数据差异分析[J].贵州气象，2014，38(1)：52-55.

2014-08-20

胡蓉(1966—)，女(侗族)，工程师，主要从事气象测报工作。

1003-6598(2015)02-0040-05

P416

B