临沭国家一般气象站迁站对比观测资料差异性分析

颜秉芝+吴瑾+李萍

摘要 根据2013年1—12月临沭国家一般气象站新、旧站址对比观测数据，利用均值差异、显著性检验等统计分析方法，系统地分析了新、旧站址的气温、气压、风向风速和相对湿度的差异及差异产生原因。结果表明：新站址观测记录较旧站址气温偏低、风速显著偏大、主导风向有偏差，各气象要素差异产生的原因主要是于城市化影响，包括下垫面性质和观测环境等。

关键词 迁站；对比观测；差异比较；原因分析；山东临沭

中图分类号 P468 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）14-0249-02

Comparative Analysis on Observation Data of the Transfer Station in Linshu National General Weather Station

YAN Bing-zhi WU Jin LI Ping

（Linshu Meteorology Bureau in Shandong Province，Linshu Shandong 276700）

Abstract Based on comparative observations from January 2013 to December 2013 of Linshu National General Weather station for old and new site，using the mean difference and significant test to analyse temperatures，barometric pressure，relative humidity，wind direction and wind speed differences and Its causes of the old and new sites. The results showed that compared with the old site the new site observation records had lower temperatures，wind speed significantly larger，dominant wind direction deviation，differences among the various meteorological elements mainly dued to the effects of urbanization，including the underlying surface and observing the environment .

Key words move station；contrast observation；differences comparison；causes analysis；Linshu Shandong

近年来，随着城市化进程的发展，各类建筑物占满了原本空旷的环境，城镇范围在逐渐扩大，城、郊气象要素出现一定差异，城市热岛、城市干（湿）岛的存在已成为不容回避的事实[1-4]。同时，迫于环境的影响，地面气象观测站出现频繁迁址的现象，迁址前后诸多气象要素出现了显著性差异。

随着城市化的发展，临沭国家一般气象站（下文简称临沭站）现址周围观测环境日益恶化，临沭站于2012年起着手搬迁工作，2013年1月1日正式启动对比观测。本文将通过对临沭站新、旧站址的气温、风向风速、气压及相对湿度等气象要素的分析，为迁站前后气象资料的合理利用和气候分析研究提供参考。

1 资料与方法

临沭站始建于1962年1月1日，1999年1月1日搬迁到临沭镇三八岭（即临沭县城沭河西大街121号），地势较高，视野开阔。随着城镇化的发展及城市规划，现站址周围高楼林立，由原来的北外环郊区变为北城新区重点开发地段，遂于2012年着手站址搬迁工作，2013年进行对比观测。新站址位于现址北方约2 km的郑山镇北沟头村，周围大部分为农田，基本无障碍物，具体位置变化如表1所示，新旧站址周围环境差异对比如图1所示。

本文所用资料为临沭站2013年1月至12月新、旧站址对比观测期间的气象观测数据（气温、气压、风向风速和相对湿度等要素的日数据）。所用的分析方法主要是进行平均值的差异性比较，同时利用统计分析软件SPSS17.0做2组样本（新站、旧站）平均值差异的T检验，即检验2组样本间是否存在显著差异。

2 结果分析

2.1 平均气压差异分析

如表2、图2所示，旧站址的月平均气压较新站址显著偏高，1—12月气压差值在2.1～3.1 hPa，各月差值变化比较接近。新、旧站址12个月的平均本站气压变化趋势基本一致，差值幅度变化仅为1.0 hPa，如图2所示。

进一步对2组数据进行独立样本T检验，方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05，属于方差齐性；均值方程的T检验sig（双侧检验）值0.47大于0.05，则说明新旧站址平均本站气压差异不显著。

2.2 平均气温差异分析

如表2、图3所示，旧站址各月气温均高于新站址，新站址的平均气温较旧站址偏低0.1～0.7 ℃，7月差异最大。如图3所示，新、旧站址气温日变化基本一致，新站比旧站偏低比较有规律，1—7月差异大于8—12月。

对2组数据进行独立样本T检验，方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05，属于方差齐性；均值方程的T检验sig（双侧检验）值0.94大于0.05，则说明新旧站平均气温差异不显著。

2.3 平均相对湿度差异分析

如表2、图4所示，新、旧站址平均相对湿度差值变化较为明显，1月、5月、10月新站址的月平均相对湿度低于旧站址，其他月份均高于旧站址。月平均相对湿度差值在-2%～2%，平均相对湿度差值变化幅度为4%，如图4所示。endprint

对2组数据进行独立样本T检验，方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05，属于方差齐性；均值方程的T检验sig（双侧检验）值0.97大于0.05，则说明新旧站平均相对湿度差异不显著。

2.4 平均风向、风速差异分析

如表2、图5所示，新站址平均风速明显大于旧站址，平均风速差值在0.4～0.9 m/s，差值变化幅度为0.5 m/s；12 个月中新站址大风出现日数为11 d，旧站址仅为2 d。新站址年最多风向SSE，频率11；旧站址年最多风向ESE，频率15，无太大差异。

对2组数据进行独立样本T检验，方差齐性Levene′s Test的sig值大于0.05，属于方差齐性；均值方程的T检验sig（双侧检验）值0.01小于0.05，则说明新、旧站平均风速差异显著。

（下转第255页）

（上接第250页）

3 新、旧站各气象要素产生差异原因分析

3.1 海拔高度对气象要素的影响

3.1.1 气压。近地面层气压随海拔高度的升高而降低，具体变化幅度可用拉普拉斯气压高度差简化订正公式AP=-AH/8来计算[5]。新旧站址海拔高度差为20.0 m，运用该公式计算可得气压差为2.5 hPa，与实测值较为接近，由此可认为产生气压差异的原因为海拔高度不同。

3.1.2 气温。近地面层气温随海拔高度的升高而降低，具体变化幅度可按平均温度垂直递减率0.65 ℃/100 m来计算[6]。新旧站址海拔高度差为20.0 m，运用该公式计算可得气温差为0.13 ℃，实测差值约为0.3 ℃，二者有差异，说明2站气温的差别不是仅由海拔高度变化引起。

3.1.3 风速。在一定范围内，随着海拔高度的升高，风速逐渐增大。由于新站周围障碍物较少，且海拔高度相对较高，因此风度明显高于旧站址。

3.2 下垫面性质对气象要素的影响

3.2.1 气温。旧站址地处城区，下垫面多为水泥，导热率和热容量很大，新站址下垫面多为农田，多被植被覆盖，由于绿地有辐射冷却降温的作用，且由于地-气热交换，城区气温较郊区气温高，导致新、旧站址有一定的气温差。

3.2.2 相对湿度。新站址下垫面多为植被覆盖，植物的蒸腾作用增加了空气中的相对湿度。同时，植物的蒸腾作用会受到诸如温度、光照强度、空气流动等条件的影响，在相同环境条件下，日照增多、气温升高、风速增大会引起相对湿度减少。

3.2.3 风向风速。旧站址下垫面的粗糙度较新站址大，摩擦系数增大，导致风速明显减小，同时，风向也变化无常。

3.3 观测环境对气象要素的影响

3.3.1 气温。旧站址位于城区，人口活动密集，建筑物多，车辆排放尾气等因素产生了热岛效应使大气温度增加，而新站址位于城郊，距离居民生活区较远，受人类活动影响较小，气温偏低。

3.3.2 风向风速。旧站址周围建筑密集，每一座建筑物都阻挡气流，并在其背风面形成湍流，从而使风速削弱[6]，再有因周围成排的建筑物阻挡出现静风频率较多，因此台站周围的建筑物是造成新旧站址风向、风速差异的主要原因。

4 结语

通过对临沭站新旧站址资料对比可知，新、旧站址本站气压、气温、相对湿度差异性不显著，风速差异性显著；新站址本站气压、气温均低于旧址；风速均高于旧址；相对湿度大多月份小于旧站；风速大多月份明显大于旧站。气象要素出现差异的主要原因是由于新、旧站址海拔高度、观测环境、站址地形及测站下垫面性质不同等原因造成，且海拔高度及观测环境的不同引起气象要素的差异尤为显著。

5 参考文献

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003：1-8.

[2] 马凤莲，丁力，王宏.承德市干湿岛效应及其城市化影响分析[J].气象与环境学报，2009，25（3）：14-18.

[3] 耿大伟，张旭东，田家波，等.长清国家一般气象站迁移对比观测资料差异分析[J].山东气象，2010（4）：37-41.

[4] 张晓平，周春珍，郝传静，等.平阴国家气象站迁移对比观测资料差异分析[J].山东气象，2009，29（3）：29-31.

[5] 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）：31-33.

[6] 李爱贞，刘厚风.气象学与气候学基础[M].北京：气象出版社，2004：66-69.endprint