国家基本气象站迁站对观测资料要素差异影响分析

廖满庭，何书情

(1.宜春市气象局，江西 宜春 336000；2.樟树市气象局，江西 樟树 331200)

随着社会经济的发展,基层气象台的工作越来越重要.气象台气象预报工作的准确性,不仅可以为农业生产提供气象信息,保障了农业生产的产量提升,而且还可以预防一些气象灾害,降低了气象灾害对人们生活和工作带来的影响[1]。樟树市国家基本气象观测站1957年1月1日建站，是作为全球气象数据交换基本站点。随着城市化的加快以及政府的规划实行，樟树国家基本气象观测站四周公用建筑及住房逐渐增加，对探测环境造成极大的破坏，因此，在上级气象主管机构、省委省政府及地方政府的指导支持下开展了迁站工作。用最终结果来表明樟树市气象站观测资料序列完整且均一性较好,拟选站址符合相关要求,搬迁后能继续为樟树市的防灾减灾提供重要的数据支撑[2]。因条件所限，于2017年7月至12月在绿植丰富，周围开阔的新址建设六要素区域自动站进行对比观测，以保证气象要素数据的连续性和稳定性，(见表1)。

表1 樟树国家基本站新、旧址气象探测环境对比

1 迁站前后各气象观测要素的差异

1.1 平均气温

2017年新址7-12月月平均气温、月平均最高气温和月平均最低气温均低于旧址，其中月平均最高气温旧址更显著高于新址。其中月平均气温相比，新址较旧址偏低, 差值变化范围在-0.5～-0.1℃，气温在极端变化的情况下, 新、旧址的温差变化会较为明显，(见表2)。

2017年7-12月期间，新址日平均气温低于旧址日平均气温的日数占100%，(见图1)，新址和旧址气温日变化趋势基本一致。可看出新旧址气温的空间一致性较好。

图1 新、旧址日平均气温变化趋势

1.2 相对湿度

2017年7-12月期间月平均相对湿度，新站较旧站偏高5～8%，月最小相对湿度对比，7月至12月新址均较旧址偏高，(见表3)。日平均相对湿度作比较，各月最小相对湿度出现日期均相同，由此可见，新站、旧站相对湿度日变化趋势基本一致。

表2 2017年7-12月樟树国家基本站新、旧址址月平均气温对比(单位：℃)

表3 2017年7-12月樟树国家基本站新、旧址相对湿度、降水量对比

1.3 降水量

通过数据对比分析7-12月降水量可知(见表3)，新址较旧址偏少35.7 mm，其中新址降水量最多月份为8月，降水量为209.2 mm，旧址降水量最多月份为8月，降水量240.3 mm，新址降水量以12月最少，降水量为39.1 mm，旧址降水量最少为12月，降水量34.7 mm。2017年7-12月期间，新、旧址降水量分布均匀。

1.4 气压

新址对比观测期间气压的月平均值、月平均最低值、月平均最高值、最高、最低平均值全部都低于原址，低于的差值基本一致，具有十分明显的规律性，而且从各月数据资料来看，新址和旧址极端最高本站气压和最低本站气压出现的日期基本一致[3](见表4)。

表4 2017年7-12月樟树国家基本站新、旧址气压对比(单位：hPa)

1.5 风

2017年7-12月新址平均风速、最大风速、极大风速均显著高于旧址,差值分别在0.6 ～0.7 m/s、2.9～ 4.3 m/s、2.3～ 6.0 m/s之间, 新、旧址最多风向、最大风向、极大风向也有些许差异,最多风向频率无太大差异, 最大风和极大风出现日期除了9月其他月份相同(见表5)。

表5 2017年7-12月樟树国家基本站新、旧址风速对比(单位：m/s)

2 差异性影响形成原因分析

通过分析迁站前后数据可知，气象台站搬迁后，主要的气象要素都发生了变化，造成差异性形成主要原因是：

1)气温的差异性：空气温度是代表空气冷热程度的物理量，其变化能够反应局地环境的改变。气温随海拔高度变化可按温度垂直递减率0.65℃/100 m计算，由于樟树市新址海拔比旧址高了36.1 m，气温应降低0.23℃， 这一数值与所统计的实测差值仍有一定差异, 说明两站气温的差别不仅仅是由海拔高度变化引起的。所以考虑站周边探测环境的影响，旧址址位于老城忠中心, 由于城区人口稠密, 四周建筑密集，工业生产、居民生活、交通运输所排放出的热量直接增暖了大气， 空气中的 CO2等温室气体浓度较大, 阻挡了地面长波辐射的外逸, 城市热岛效应较强 ；而新址位于城郊山坡台地,绿化覆盖率较高，远离居民生活区, 再加上受人类活动影响较小, 观测场地势较高, 四周开阔。而绿地之所以具有降温效果 ,是因为绿地的大量蒸散 即植被蒸腾与土壤蒸发之和大约要消耗60%-70%的净辐射能量 ,从而大大削弱了向大气输送的湍流热通量。而非绿化地区则与此恰恰相反 ,湍流热通量约占地面净辐射通量的80%。因此新站的气温普遍比旧站低。因此城市热岛效应与城郊绿地降温增湿是扩大了新旧站址的气温差异, 并造成新站址的气温相对低于旧站址的主要原因之一。[4]

2)湿度的差异性：新站气温大部分时间高于旧站，绝对湿度相同时，温度高则相对湿度小，因此新站相对湿度低于旧站。

3)降水量的差异性：旧址处于城区，随着城市规模不断扩大，城市人口增多，产生的城市热岛效应增大空气热对流性，而且城市内下垫面与城郊有差别，因此降水存在一定差距。同时，受到中、小尺度天气系统影响时，降水也会增多。另外，新址建成后，相应的观测仪器也有了一定升级更新，观测仪器不同也会对降水量测量造成一定影响。但整体看，迁站对于降水量影响不大。风向风速的变化则由站点海拔、周围建筑物遮挡，环境变化差异造成。

4)气压的差异性：气压指的是大气压强或压力，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，气压差是根据拉普拉斯简化订正公式：△P=﹣△H/8计算出的。樟树市新址与旧址气压值变化不明显，基本一致，由于新、旧址气压感应器海拔高度相差36.1 m，计算可得气压差为-4.5 hPa，表明迁站后与迁站前产生了的气压差异，其原因主要是海拔高度造成的。

5)风的差异性：城郊空旷,城区受建筑物的影响是造成风速 、风向频率有差异的主要原因。新站位于空旷的市郊的小山顶 ,其周围无建筑物等有关设施阻挡 ,对风向无阻挡作用 ,旧站处于老城区中心位置，周围有建筑物较为密集，城区多高层建筑，在一定程度上起到阻挡作用，还会使风有绕流作用，因此旧站的平均风速比新站小 ,然而两站风向却受外界影响不大。

3 差异性问题的发展对策

樟树市国家基本观测站迁站后较迁站前，气温略有偏低，降水量减少，气压相对偏低，风速较之前偏大，风向有一定变动的差异，相对湿度略升高。造成差异的主要原因与地理环境的变化密切相关,城区的热岛效应与城郊的绿地降温增湿作用是造成气温、湿度差异的主要原因观测环境周围是否有建筑群等阻挡是造成风速、风向大小变化的主要原因[5]。

鉴于目前差异性产生的问题，提出以下发展对策：

1)确保数据准确、长时并具有对比参考依据，由于新址建站时间较短，观测数据年份较少，气象要素变化分析存在一定的误差，为了保证历史资料序列的稳定 ,确保以后气候影响评价、预警发布等的科学性。要获取更为准确的变化差异分析，需要较长的资料序列，今后将进一步加强研究分析，延长观测对比时间，取得较长并具有连续性、对比性数据，并应用相关的方法对各要素进行订正。

2)加强对搬站前后地点选择的勘探及考察，选址要求主要来自于气象观测记录必须具有代表性、准确性、比较性的要求，确定其周边100米范围内无任何建筑物，无污染源，服务、通信、生活、交通条件十分便利，并严格按照《气象探测环境和设施保护办法》新址气象探测环境调查评估现状进行评分，确保其达到要求。

3)提高政府对保护探测环境的力度，加强政府重视对当前探测环境的高度重视，在当前以经济建设为中心的前提下，城市的发展规模急剧膨胀，当前城建与保护探测环境有所冲突，希望当地政府在抓好经济建设为前提的发展模式下能够同时加强对探测环境的保护。