柳江国家气象观测站迁站对比观测数据分析

覃艳秋，赵龙捷，覃嘉嘉

（柳州市柳江区气象局，广西 柳州 545100）

地面气象观测数据的准确性、代表性、可比较性能反映观测站点周围一定范围内的平均气象状况，是气象数值模式预报的基础。许多学者分析了观测站址迁移前后对气候统计、气象预报的影响。本文利用柳江国家气象观测站2018 年1 年的对比观测数据，对气压、气温、相对湿度、风等气象要素值进行对比，分析新旧址气象要素的差异性。

1 新旧址探测环境概况

由表1 所示，柳江国家气象观测站旧址地理位置为109°20·N，24°15·E，海拔高度为100.9 m。随着城镇化的发展，柳江国家站的旧址逐渐由城镇边缘变成城镇区，周围高楼林立，城市主道路距离观测场仅为10 m，2016 年探测环境评估得分为71.2分，2017 年降为69.9 分，探测环境条件变差。为保证气象观测资料的准确性、代表性和可比较性要求，2017 年新建观测场，地理位置为109°17·N，24°13·E，海拔高度为133.7 m。新址与旧址的直线距离为5.5 km，海拔高度差为32.8 m，新址观测场四周视野开阔，下垫面为自然植被覆盖，探测环境评估得分96.6 分，于2018 年1 月1 日开始进行为期一年的对比观测，旧址为对比观测站。

表1 柳江国家气象观测站新旧址比较

2 气象要素对比分析

利用2018 年1 月—12 月新址、旧址同期气压、气温、相对湿度、风和降水，统计各月新旧址要素的差值，分析柳江站迁站前后观测资料的差异，具体见表2。

表2 柳江国家气象观测站新、旧址2018年各气象要素分析表

2.1 气压

由图1 所示，新址各月月平均本站气压明显低于旧址，年度变化趋势基本相同，冬春季节差值较大，夏秋季节差值较小，1月份差值最大，为-3.9 hPa，年平均本站气压差值为-3.7 hPa，主要原因是气压随海拔高度的增高而降低。根据拉普拉斯简化订正公式Δp=-∇h∕8[1]，新址与旧址气压传感器感应部分海拔高度差∇h为32.8 m，由此可计算出气压差为4.1 hPa。可见，产生气压差异的主要原因是由海拔高度差造成的。

图1 2018年柳江国家气象观测站新、旧址月本站气压数据对比（单位：hPa）

2.2 气温

通过对比，可以看出2018 年1—12 月新址各月平均气温均比旧址低，新址年平均气温比旧址低0.4 ℃。从温差分析，6—10 月两站平均气温相差较大，大于0.6 ℃，其余月份相差较小（见图2）。说明，气温越高时，新、旧址气温差值越大，气温越低时，差值越小。夏半年（4—9 月）的平均气温差值为0.6 ℃，冬半年（10月至次年3月）的平均气温差值为0.3 ℃，根据气温递减率计算公式γ=Δt∕Δz× 100，可得新、旧址夏半年气温递减率为1.8 ℃∕100 m，冬半年的气温递减率为0.9 ℃∕100 m，由此可知，夏半年的平均温差明显大于冬半年的平均温差。

图2 2018年柳江国家气象观测站新、旧址月平均气温数据对比（单位：℃）

导致新、旧址气温差异的主要原因是两站海拔高度的差异，气温随海拔高度的增加而降低。而根据近地面层的气温随海拔高度的递减率0.65 ℃∕100 m来看，与所统计的实测差值递减率有差异，说明还有其他原因引起新址气温较旧址低。分析认为是地形、下垫面的差异导致。新址观测站位于坡顶，四周为绿色植被，地面辐射弱，障碍物遮挡少，空旷因为空气流通好，所以新址全年平均气温低一些。而旧址位于平地，四周已高楼林立，且有一条距离观测站围栏仅为15 m 的县级公路，地面辐射较大，同时城市人类活动频繁，城热岛效应导致旧址全年平均气温高一些。

2.3 相对湿度

由图3所示，全年旧址的相对湿度高于新址，年平均相对湿度高2.6%。分析其主要原因可能有，一是海拔高度的不同造成的温度差异从而导致相对湿度受影响，二是下垫面的不同导致的相对湿度的差异。

图3 2018年柳江国家气象观测站新、旧址平均相对湿度数据对比（单位：%）

2.4 平均最高气温和平均最低气温

根据表1，新址的平均最高气温比旧址低0.5 ℃，平均最低气温比旧址低0.4 ℃。平均最低气温冬季差值较小，夏季差值较大，最大的为8 月，达0.8 ℃。平均最高气温全年差异趋势基本相同，差异最小的为1月份，差异最大的为7—8月，达0.7 ℃。

2.5 风向风速

由图4所示，新址年最多风向为N，其次为NNW和S，各方向风向频率均大于0，频率最小的为偏东风，旧址年最多风向为NNW，其次为SSW 和NW，风向频率主要集中在偏西风，而偏东风频率为0。新址的年平均风速比旧址高0.4 m∕s。导致风速差异的主要原因，一是海拔高度的差异，二是周围障碍物对风速的影响。在一定范围内，海拔越高，风速越大，新址比旧址海拔高度高32.8 m，且位于坡顶，四周空旷，空气流通性好，因而风速高于旧址，而旧址四周建筑物多，阻挡了空气的正常流动，因而平均风速较小[2]。

图4 2018年平均风向、风速玫瑰图（左：新址，右：旧址）

2.6 降水

采用差值统计方法，将新址的月降水量减去旧址月降水量得到1—12月各月降水量的差值。根据表1 和图5，2—6 月，10—12 月新址与旧址的月降水量比较一致，而7—8月新址的月降水量多于旧址，1月和9 月新址的月降水量少于旧址，且9 月明显偏少，相差100.6 mm。月平均差值为-4.9 mm，年差值为-58.9，新址年总降水量比旧址偏少4%。

图5 2018年柳江国家气象观测站新、旧址月降水量数据对比（单位：mm）

分析其原因，主要是两站址距离约5 km，空间位置不一样，大气状态有差别，造成降水时间和降水量的差异。其次降水量的差异还与局地性中小尺度天气系统有关。

3 小结

通过对柳江国家气象观测站新址与旧址2018年对比观测数据分析，发现气压、气温、相对湿度、平均最低气温和平均最高气温，新址均比旧址低，而平均风速和平均相对湿度，则是新址比旧址大，7—9 月两站的月降水量存在较大差异。海拔高度、下垫面的不同、周围环境的差异，是造成新址、旧址各气象要素产生差异的主要原因。受城镇化发展的影响，迁站能使地面观测站满足探测环境评估的要求，使地面观测资料更具有代表性，但同时由于迁站导致的地理环境改变，数据连续性受到影响，尤其是夏半年新址的平均气温比旧址低0.6 ℃左右，在气候统计、天气预报和气象服务时，应考虑城区和郊区的差异性，对气温进行必要的订正，特别是在夏季高温季节，发布高温预警时，应充分考虑旧址城镇站的最高气温，以达到更好的预警效果。