銅陵站遷址氣象要素差異對(duì)比及影響因素分析

1、    銅陵站遷址氣象要素差異對(duì)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(guān)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(duì)比分析舊站（20082011年）與新站（20122015年）的氣溫、風(fēng)向風(fēng)速、相對(duì)濕度、降水量等與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)的氣象要素差異。結(jié)果表明：舊站氣溫呈逐年上升趨勢(shì)，新站年平均氣溫比舊站（20082011年）低0.20.4 ；新站相對(duì)濕度較舊站高7個(gè)百分點(diǎn)；新舊站主導(dǎo)風(fēng)向在ne到ene之間，新站風(fēng)速大于舊站（20082011年）風(fēng)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(cè)環(huán)境、海拔高度、下墊面性質(zhì)等因素有關(guān)。關(guān)鍵詞 臺(tái)站遷移；氣象要素；影響因素；安徽銅陵中圖分類號(hào) p412.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 a 文章編號(hào) 1007-5739（2016）08-0216-032007年以來(lái)，隨著城市化的發(fā)展，銅陵縣城關(guān)鎮(zhèn)北郊箬笠山站（舊站）氣象觀測(cè)環(huán)境遭到破壞，部分氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)已不具有代表性、準(zhǔn)確性和比較性1-3。2011年12月底觀測(cè)站遷至郊外農(nóng)村（西湖新區(qū)）。為了解新、舊觀測(cè)站因地理位置、周圍環(huán)境不同而形成氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)差異，選取遷站前后20年的氣溫、風(fēng)向風(fēng)速、相對(duì)濕度、降水量等與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)氣象要素進(jìn)行對(duì)比

3、分析，查找影響因素，為氣象資料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災(zāi)情分析評(píng)估等方面提供參考。1 新舊測(cè)站參數(shù)及周邊環(huán)境對(duì)比銅陵市新舊氣象觀測(cè)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(cè)場(chǎng)海拔高度相差26.5 m。圖1為新舊測(cè)站的地坪圈遮蔽圖和人為障礙物仰角對(duì)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(dá)23.0°，探測(cè)環(huán)境已不符合規(guī)范要求。由圖1（b）可見，新測(cè)站在郊外農(nóng)村，遠(yuǎn)離城市，四周空曠，最大仰角5.5°，探測(cè)環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)4-5。2 新、舊站氣象要素差異對(duì)比分析選取舊站19962007年（以下簡(jiǎn)稱“舊站前”）

4、、舊站20082011年（以下簡(jiǎn)稱“舊站后”）和新站20122015年（以下簡(jiǎn)稱“新站”）的各月平均氣溫（含最高、最低氣溫）、相對(duì)濕度、風(fēng)向風(fēng)速、降水量等氣象要素，運(yùn)用差值統(tǒng)計(jì)方法，分析、查找兩站氣象觀測(cè)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(shí)間氣溫差異計(jì)算結(jié)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(shí)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(jì)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(cè)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(duì)較差，城區(qū)人口較為密集，居民生產(chǎn)生活交通運(yùn)輸?shù)扰欧艧崃咳諠u增多，城市“熱島效應(yīng)”日漸增強(qiáng)，氣溫上升明顯?？傮w來(lái)看，氣溫呈逐年上升趨勢(shì)，而新站在郊外農(nóng)村，遠(yuǎn)離城市，不受“城市熱島效應(yīng)”影響，四周空曠，空氣流通性好，氣溫更具真實(shí)性。此外，季節(jié)按天文學(xué)劃分，即35月為春季，68月為夏季，911月為秋季，12月至來(lái)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(shuō)明在夏秋季節(jié)銅陵氣溫穩(wěn)定性較好。2.2 風(fēng)向風(fēng)速差異分析2.2.1 風(fēng)向年分布差異對(duì)比。圖24風(fēng)向統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，新舊站主導(dǎo)風(fēng)向均在ne到ene之間。舊站前（圖2）年最多風(fēng)向?yàn)閚e，出現(xiàn)頻率20%，次多風(fēng)向?yàn)閣sw，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(fēng)向?yàn)閑ne，出現(xiàn)頻率22.1%，次多風(fēng)向?yàn)閚e，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(fēng)向?yàn)閑ne，出現(xiàn)頻率13.9%，次多風(fēng)向?yàn)閚e，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(fēng)向和wsw風(fēng)

7、向頻率較舊站減少外，其他各方向風(fēng)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(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況。結(jié)合新舊站觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，銅陵地區(qū)秋冬季盛行東北偏東風(fēng)，春夏季盛行西南偏西風(fēng)，且風(fēng)向均有明顯的季節(jié)性變化，風(fēng)向季風(fēng)氣候特點(diǎn)明顯。2.2.2 風(fēng)速月變化差異分析。遷站前后3段時(shí)間風(fēng)速月變化情況統(tǒng)計(jì)結(jié)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(fēng)速。從圖5可以看出，1-4月新站風(fēng)速均大于舊站（f3>f1>f2）；512月舊站前風(fēng)速最大（f1>f3>f2）；新站與舊站前風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(cè)場(chǎng)周圍高大建筑物增多，不僅阻擋了氣流，而且在其背風(fēng)面形成的湍流也削弱風(fēng)速，年平均風(fēng)速降低明顯；舊站海拔高于新站26.5 m，舊站前年平均風(fēng)速大于新站符合風(fēng)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(wú)阻，風(fēng)速貼近自然氣候的風(fēng)速，更具真實(shí)性。2.3 相對(duì)濕度差異分析相對(duì)濕度是空氣中實(shí)際水汽壓與當(dāng)時(shí)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(guān)。氣溫升高，飽和水汽壓增大，當(dāng)實(shí)際水汽壓不變時(shí)，則相對(duì)濕度減小；反之氣溫降低，相對(duì)濕度增大。遷站前后3段時(shí)間的月平均相對(duì)濕度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)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(duì)濕度。圖6分析結(jié)果表明，新舊站相對(duì)濕度在春秋冬季差異大，在夏季差異?。恍抡灸昶骄鄬?duì)濕度（u3）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(yīng)日漸增強(qiáng)，氣溫逐年上升，濕度（u2）減小，低于舊站前；新站的相對(duì)濕度最大。原因在于新站遠(yuǎn)離城區(qū)，受城市熱島效應(yīng)影響小，且距觀測(cè)場(chǎng)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(shí)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(duì)較大，非汛期（10月至次年3月）各月降水差值較小；舊站前年平均降水量相對(duì)偏少，新站與舊站后基本持平。新舊站各月降水量年內(nèi)分布極為不均，呈現(xiàn)單峰型特點(diǎn)；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(jié)語(yǔ)舊站受探測(cè)環(huán)境破壞、城市熱島效應(yīng)逐年加重因素影響，氣溫呈逐年上升趨勢(shì)；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(duì)濕度大于舊站7個(gè)百分點(diǎn)。新舊站主導(dǎo)風(fēng)向未發(fā)生改變，均以ne到ene為主導(dǎo)風(fēng)向；新站除最多風(fēng)向ene和wsw頻率較舊站減少外，其余各個(gè)方位的風(fēng)向頻率均有所增加，新站風(fēng)向更能反映大氣的運(yùn)動(dòng)狀況；新站年平均風(fēng)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(diǎn)。新舊站在汛期各月降水量差值相對(duì)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(guān)的氣象要素存在一定差異，主要與探測(cè)環(huán)境遭到破壞、周圍環(huán)境、站點(diǎn)海拔高度及城市熱島效應(yīng)有關(guān)，在應(yīng)用兩站氣象資料指導(dǎo)農(nóng)業(yè)科學(xué)生產(chǎn)、災(zāi)害分析評(píng)估等方面應(yīng)結(jié)合氣象要素差異情況綜合研判。4 參考文獻(xiàn)1 韓兆洲，王斌會(huì).統(tǒng)計(jì)學(xué)原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)及 excel 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析m.2版.廣州：暨南大學(xué)出版社，2011.2 宋超輝，劉小寧，李集明.氣溫序列非均一性檢驗(yàn)方法的研究j.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1995，6（3）：289-296.3 汪永盛，王家助，高潔.臺(tái)站遷移氣象要素對(duì)比觀測(cè)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(yàn)和訂正j.沙漠與綠洲氣象，2012，6（1）：27-30.5 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范m.