太原基本站迁站对比观测数据分析

任兆龙　王彦红　李明　任慧龙

摘 要：利用2013年太原基本站迁站前后气压、气温、相对湿度和风向风速等观测资料对比分析，发现新站月平均本站气压、月平均最高（低）气压、月极端最高（低）气压均比旧站略低；平均气温1—12月新站比旧站低；月平均相对湿度1—12月新站高于旧站；新站的月平均风速、月最大风速高于旧站，月极大风速1，4，9月持平，8，12月新站小于旧站，其他月新站高于旧站，新、旧站风向有显著差异。造成迁站前后气象要素差异的原因主要是观测场周围环境、下垫面性质改变，海拔高度变化对气象要素的影响不明显。

关键词：太原基本站；站址迁移；月平均气温；相对湿度

中图分类号：P468 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.024

太原国家基本气象站始建于1954-09，由于城市规模不断扩大，探测环境保护形势日益严峻，旧站周围建筑物逐渐增加，人口日益密集，观测环境已经不具备地面气象观测要求的条件。探测环境变化一般包括逐渐影响和站址迁移2个阶段，而尤其以站址迁移对资料序列均一性影响最为显著；逐渐影响阶段是渐进过程，对气象要素的影响更为复杂。周昊楠等人通过对比观测资料分析认为，各气象要素差异的产生主要来源于城镇化影响。为了保证气象观测资料的代表性、准确性和比较性，改善探测环境，太原国家基本站于2013-01由太原市小店区殷家堡村（称“旧站”，下同）迁至太原市小店区北格镇张花村（称“新站”，下同）。为掌握新、旧站因地理位置和周围环境不同而形成的两站气象要素的差异，根据中国气象局《国家级地面气象观测站迁建撤暂行规定》的要求，于2013-01—2013-12进行了相关要素的对比观测，进而分析迁站对气象要素的影响，为资料序列的连续性和订正提供依据，也更好地为地方经济建设提供气象决策依据。

1 新、旧站址观测环境概况及自动站类型

旧站地理位置为112°33′E、37°47′N，观测场海拔高度778.3 m，气压传感器海拔高度779.4 m，风速传感器距地高度11.0 m，地理环境为郊区；新站地理位置为112°35′E、37°37′N，观测场海拔高度776.3 m，气压传感器海拔高度777.3 m，风速传感器距地高度11.0 m，地理环境为乡村。新站位于旧站东南偏南方位，二者直线距离18.4 km。新站为DZZ4型自动站，旧站为CAWS600型自动站。

2 资料与方法

采用的资料为2013-01—12同期气压（月平均本站气压、月平均最高（低）气压、月极端最高（低）气压）、气温（月平均气温、月平均最高（低）气温、月极端最高（低）气温）、相对湿度（月平均相对湿度、月最小相对湿度）、风速（2 min月平均风速、月最大风速、月极大风速）和月最多风向。采用差值统计方法，1—12月各要素差值为新站观测值减旧站观测值。

3 气象要素对比分析

3.1 本站气压

据统计，新站月平均本站气压、月平均最高（低）气压、月极端最高（低）气压均比旧站略低，1—12月平均本站气压差值为0.3～0.5 hPa，平均最高、最低气压差值分别为0.3～0.6 hPa和0.2～0.5 hPa，月极端最高（低）气压差值为0.1～0.6 hPa（0.0～0.5 hPa），两站极端最高、最低气压出现日期各有一个月不同，其余各月相同。通过图1可以看出，新、旧站气压的时间一致性较好。

3.2 气温

由表1、表2可知，1—12月平均气温新站比旧站低0.1～2.1 ℃；月平均最高气温，9月新、旧站相同，5，10月，新站比旧站高0.2 ℃，其余月份新站比旧站低0.1～0.4 ℃；月平均最低气温，1—12月新站比旧站低0.2～1.9 ℃；极端最高气温2，6，9，10，12月新站高于旧站0.1～0.7 ℃，其他月份新站低于旧站0.1～1.6 ℃；极端最低气温4，7月新、旧站相同，6，11月新站高于旧站0.1 ℃，其余月新站低于旧站0.3～3.3 ℃，极端最高、最低气温出现日期各有8个月相同。

3.3 相对湿度

据统计，新站月平均相对湿度1—12月高于旧站，差值为1%～8%.月最小相对湿度2，4，6，10月新、旧站无差值，5，9月新站低于旧站1%和4%，其他月份新站高于旧站1%～5%，具体如表3所示。两站最小相对湿度出现日期，1，3，4，5，6，10，11月份相同，其他月份不同。

3.4 风向、风速

从表4可看出，新、旧两站的风速有较大差异。新站的月平均风速、月最大风速高于旧站，差值分别为0.2～1.3 m/s和0.4～6.0 m/s，月极大风速1，4，10月持平，8，12月新站小于旧站，差值分别0.2 m/s和0.3 m/s，其余月新站大于旧站，差值为0.7～6.7 m/s。月最多风向也存在较大差别，差值在22.5°～135°。当出现大风天气现象时，差异尤为明显，新站2013年出现大风5次，旧站全年未出现。

4 新、旧站气象要素差异分析

4.1 新、旧站气压差异分析

气压就是大气压强或压力，气压与水汽含量、风速、对流强度等密切相关。气压随海拔高度的升高而降低，气压差可根据拉普拉斯简化订正公式△P=-△H/8来计算。新、旧站气压感应器海拔高度差仅2.0 m，计算可得气压差为-0.3 hPa。这表明，产生气压差异的原因不是海拔高度的不同。

4.2 新、旧站气温差异分析

空气温度是代表空气冷热程度的物理量，它的变化能够反应局地环境的改变。气温随海拔高度的变化可按平均温度垂直递减率0.65 ℃/100 m计算。由于新站海拔比旧站低2.1 m，气温应升高0.01 ℃，其结果与实际值差异很大，说明两站的温差与海拔无关。

4.3 新、旧站相对湿度差异分析

旧站地面、建筑物等所用材料基本不渗水，降雨过后，水基本流入排水管道，绿地面积较少，水分蒸发、蒸腾少，相反，新站下垫面土壤、植物蒸腾较大；绝对湿度相同时，温度高相对湿度小，而新站气温低于旧站。因此，新站相对湿度高于旧站。

4.4 新、旧站风向风速差异分析

旧站位于城市发展区，四周建（构）筑密集且高大，空气流动性差，热量不易散发，造成旧站风速小，风向受外界影响大；新站四周空旷，造成风速较大，风向受外界影响小。

5 结论

由于新站位于乡村，周围下垫面是耕田（地），而旧站位于近郊的高新开发区中，周围是高楼和城市道路，因此旧站的温度高、湿度低。两站气压相差0.3～0.5 hPa，仪器差是主要原因。旧站址周围建筑密集，每座建筑物都阻挡气流，从而使风力削弱，导致旧站风速比新站明显减小。综上所述，产生气象要素差异的主要原因为观测场周围环境和下垫面状况发生改变，特别对温度、风向风速和湿度的影响尤为显著。由于旧站周围近几年建筑物逐渐增加，从而影响空气的流通及风向风速的变化。而新站位于比较开阔的乡村，远离居民生活区，因此受人类活动影响较小。

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〔编辑：刘晓芳〕