銅陵站遷址氣象要素差異對比及影響因素分析

1、    銅陵站遷址氣象要素差異對比及影響因素分析    林群星王中洋摘要 為了解銅陵氣象站遷址前后氣象要素差異，以銅陵縣城關鎮(zhèn)北郊箬笠山站（舊站）19962007年氣象要素月、年平均值為參考，對比分析舊站（20082011年）與新站（20122015年）的氣溫、風向風速、相對濕度、降水量等與農(nóng)業(yè)密切相關的氣象要素差異。結果表明：舊站氣溫呈逐年上升趨勢，新站年平均氣溫比舊站（20082011年）低0.20.4 ；新站相對濕度較舊站高7個百分點；新舊站主導風向在ne到ene之間，新站風速大于舊站（20082011年）風速；新舊站月平均降水量分布不均，年平均降

2、水量差別不大，呈“單峰型”分布特征。造成新舊站氣象要素差異原因主要與探測環(huán)境、海拔高度、下墊面性質等因素有關。關鍵詞 臺站遷移；氣象要素；影響因素；安徽銅陵中圖分類號 p412.1 文獻標識碼 a 文章編號 1007-5739（2016）08-0216-032007年以來，隨著城市化的發(fā)展，銅陵縣城關鎮(zhèn)北郊箬笠山站（舊站）氣象觀測環(huán)境遭到破壞，部分氣象觀測數(shù)據(jù)已不具有代表性、準確性和比較性1-3。2011年12月底觀測站遷至郊外農(nóng)村（西湖新區(qū)）。為了解新、舊觀測站因地理位置、周圍環(huán)境不同而形成氣象觀測數(shù)據(jù)差異，選取遷站前后20年的氣溫、風向風速、相對濕度、降水量等與農(nóng)業(yè)密切相關氣象要素進行對比

3、分析，查找影響因素，為氣象資料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災情分析評估等方面提供參考。1 新舊測站參數(shù)及周邊環(huán)境對比銅陵市新舊氣象觀測站參數(shù)情況見表1。從表1可以看出新舊站直線距離相距6 620.5 m，觀測場海拔高度相差26.5 m。圖1為新舊測站的地坪圈遮蔽圖和人為障礙物仰角對比圖。由圖1（a）可見，舊站被高大的人為障礙物近距離包圍，特別是其西北方向被人為障礙物遮擋，仰角達23.0°，探測環(huán)境已不符合規(guī)范要求。由圖1（b）可見，新測站在郊外農(nóng)村，遠離城市，四周空曠，最大仰角5.5°，探測環(huán)境符合標準4-5。2 新、舊站氣象要素差異對比分析選取舊站19962007年（以下簡稱“舊站前”）

4、、舊站20082011年（以下簡稱“舊站后”）和新站20122015年（以下簡稱“新站”）的各月平均氣溫（含最高、最低氣溫）、相對濕度、風向風速、降水量等氣象要素，運用差值統(tǒng)計方法，分析、查找兩站氣象觀測數(shù)據(jù)的差異和原因6-8。2.1 氣溫差異分析氣溫是代表空氣冷熱程度的物理量，它的變化能夠反映局地環(huán)境的改變。遷站前后3段時間氣溫差異計算結果見表2，其中t1、t2、t3分別為舊站前、舊站后和新站月平均氣溫，tg1、tg2、tg3、td1、td2、td3為同時段的月平均最高、最低氣溫。由表2可知，新舊站氣溫通過海拔高度差值（26.5 m）訂正（新站全年平均氣溫按照近地面層的平均遞減率0.006

5、5 /m計算，減去0.16 ）后，年平均及最高、最低氣溫比遷站前4年偏低0.20.4 ，但年平均、最低氣溫比舊站前偏高0.1 ，年平均最高氣溫比舊站前偏低0.2 。造成差異的原因是遷站前4年探測環(huán)境遭到破壞，受到周圍人為障礙物影響，空氣流通情況及地面散熱相對較差，城區(qū)人口較為密集，居民生產(chǎn)生活交通運輸?shù)扰欧艧崃咳諠u增多，城市“熱島效應”日漸增強，氣溫上升明顯?？傮w來看，氣溫呈逐年上升趨勢，而新站在郊外農(nóng)村，遠離城市，不受“城市熱島效應”影響，四周空曠，空氣流通性好，氣溫更具真實性。此外，季節(jié)按天文學劃分，即35月為春季，68月為夏季，911月為秋季，12月至來年2月為冬季。從表2看出，冬、春季

6、節(jié)氣溫差值較大，夏、秋季節(jié)氣溫差值較小，說明在夏秋季節(jié)銅陵氣溫穩(wěn)定性較好。2.2 風向風速差異分析2.2.1 風向年分布差異對比。圖24風向統(tǒng)計分析結果表明，新舊站主導風向均在ne到ene之間。舊站前（圖2）年最多風向為ne，出現(xiàn)頻率20%，次多風向為wsw，出現(xiàn)頻率為12%，排在第三的是ene，出現(xiàn)頻率為11.4%；舊站后（圖3）最多風向為ene，出現(xiàn)頻率22.1%，次多風向為ne，出現(xiàn)頻率為15.8%，排在第三的是wsw，出現(xiàn)頻率為14.4%；新站（圖4）年最多風向為ene，出現(xiàn)頻率13.9%，次多風向為ne，出現(xiàn)頻率為12%，排在第三的是nne出現(xiàn)頻率為9.7%。新站除最多風向和wsw風

7、向頻率較舊站減少外，其他各方向風向頻率均有不同程度增加，原因是新站四周空曠，不受人為因素影響，反映了大氣運動的實際情況。結合新舊站觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，銅陵地區(qū)秋冬季盛行東北偏東風，春夏季盛行西南偏西風，且風向均有明顯的季節(jié)性變化，風向季風氣候特點明顯。2.2.2 風速月變化差異分析。遷站前后3段時間風速月變化情況統(tǒng)計結果見圖5，其中f1、f2、f3分別為舊站前、舊站后和新站的月平均風速。從圖5可以看出，1-4月新站風速均大于舊站（f3>f1>f2）；512月舊站前風速最大（f1>f3>f2）；新站與舊站前風速差值（f3-f1）介于-1.20.4 m/s之間，平均差值為-0

8、.4 m/s，新站與舊站后風速差值（f3-f2）介于0.10.5 m/s之間，平均差值為0.3 m/s。舊站后與舊站前風速差值（f2-f1）介于-1.50.0 m/s之間，平均差值為-0.7 m/s。數(shù)據(jù)分析表明，舊站后觀測場周圍高大建筑物增多，不僅阻擋了氣流，而且在其背風面形成的湍流也削弱風速，年平均風速降低明顯；舊站海拔高于新站26.5 m，舊站前年平均風速大于新站符合風速隨高度遞增原理；新站地處農(nóng)村，受周圍人為障礙物影響較小，四周空曠，氣流暢通無阻，風速貼近自然氣候的風速，更具真實性。2.3 相對濕度差異分析相對濕度是空氣中實際水汽壓與當時氣溫下的飽和水汽壓之比，而飽和水汽壓與氣溫成正相

9、關。氣溫升高，飽和水汽壓增大，當實際水汽壓不變時，則相對濕度減??；反之氣溫降低，相對濕度增大。遷站前后3段時間的月平均相對濕度統(tǒng)計分析結果見圖6，其中u1、u2、u3分別為舊站前、舊站后和新站的月平均相對濕度。圖6分析結果表明，新舊站相對濕度在春秋冬季差異大，在夏季差異?。恍抡灸昶骄鄬穸龋╱3）分別比舊站前（u1）和舊站后（u2）偏大2%和7%（u3>u1>u2）；舊站后城市熱島效應日漸增強，氣溫逐年上升，濕度（u2）減小，低于舊站前；新站的相對濕度最大。原因在于新站遠離城區(qū)，受城市熱島效應影響小，且距觀測場100 m以外東、西、北邊有人工湖（西湖）。2.4 降水量月分布情況遷

10、站前后3段時間月平均降水量分布狀況見圖7，其中r1、r 2、r3分別為：舊站前、舊站后和新站的月平均降水量。圖7分析表明，新站（r3）在春季月平均降水量比舊站后（r2）偏多，與舊站前差值不大；新舊站在汛期（49月）各月降水差值相對較大，非汛期（10月至次年3月）各月降水差值較?。慌f站前年平均降水量相對偏少，新站與舊站后基本持平。新舊站各月降水量年內分布極為不均，呈現(xiàn)單峰型特點；年總降水量主要集中在夏季，秋冬季降水最小，舊站前與舊站后月平均最大降水量均出現(xiàn)在6月，新站則出現(xiàn)在7月。3 結語舊站受探測環(huán)境破壞、城市熱島效應逐年加重因素影響，氣溫呈逐年上升趨勢；考慮海拔高度差因素后，新站年平均氣溫比

11、舊站偏低0.20.4 ；新站相對濕度大于舊站7個百分點。新舊站主導風向未發(fā)生改變，均以ne到ene為主導風向；新站除最多風向ene和wsw頻率較舊站減少外，其余各個方位的風向頻率均有所增加，新站風向更能反映大氣的運動狀況；新站年平均風速比舊站偏大0.3 m/s。新舊站年平均降水量基本持平，年總降水量主要集中在夏季，秋冬季降水較小，總體分布呈現(xiàn)“單峰型”特點。新舊站在汛期各月降水量差值相對較大，非汛期各月降水量差值較小。綜上所述，銅陵站遷址前后與農(nóng)業(yè)密切相關的氣象要素存在一定差異，主要與探測環(huán)境遭到破壞、周圍環(huán)境、站點海拔高度及城市熱島效應有關，在應用兩站氣象資料指導農(nóng)業(yè)科學生產(chǎn)、災害分析評估等方面應結合氣象要素差異情況綜合研判。4 參考文獻1 韓兆洲，王斌會.統(tǒng)計學原理學習指導及 excel 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析m.2版.廣州：暨南大學出版社，2011.2 宋超輝，劉小寧，李集明.氣溫序列非均一性檢驗方法的研究j.應用氣象學報，1995，6（3）：289-296.3 汪永盛，王家助，高潔.臺站遷移氣象要素對比觀測淺議j.浙江氣象，2003（2）：43-46.4 周昊楠，王秋香，華燁.烏魯木齊逐月氣溫資料均一性檢驗和訂正j.沙漠與綠洲氣象，2012，6（1）：27-30.5 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范m.