觀測環境的改變對氣象要素影響分析

王安林 何春燕

（赫章縣氣象局，貴州 赫章 553200）

1 引言

影響改變氣象觀測是在自然條件下進行的,觀測資料是具有區域代表性的真實氣象記錄,即觀測資料的三性:代表性、準確性和比較性。在儀器性能良好,觀測方法正確的前提下,資料的好壞主要決定于觀測環境。良好的條件,資料準確可靠。環境遭受破壞,資料的真實性程度也受到影響,有時將失去其意義。縣氣象站建站以來的歷史資料表明,較多氣象要素值隨觀測環境的改變發生了變化。下面對從風向、風速、雷暴、氣溫、日照年際變化,及臨時觀測場內蒸發量的比較來談談觀測環境的改變對氣象要素的影響分析。

2 觀測環境的改變對風的影響

2.1 歷年年平均風速的變化

下圖為縣氣象局歷年來時間-風速年際變化曲線圖,圖上各點橫從標所對應的數據為時間年,縱坐標對應的數據為該年的年平均風速。1960年～1998年49年中年平均風速為11m/s,從圖中可知,1987年前,年平均風速都大于歷年平均值,而1987年～1998年有6年年平均風速小于歷年平均值,1999年后(含1999)年竟無一年超過歷年平均值。一年年平均風速超過歷年平均值11m/s。1960年～1986年年平均風速為1.42m/s,而1987年～1998年年平均風速為1.06m/s。而1999年～2008年僅為0.69m/s。

2.2 歷年年最大平均風速的變化

1960年～1986年,27年年最大平均風速為11.6m/s,1987年～1998年為10.9m/s。1999年～2008年減少到7.31m/s。

2.3 年平均大風日數

1987年前為7.2日/年,1987年為2.0日/年。1999年以后未出現大風日照。

2.4 年最多風向及頻率

1987年前,年最多風向及頻率為C:40,NE:9。1987年～1998年,年最多風向及頻率變為C:45,NNE:7.8。而1999年后,年最多風向及頻率變為C:60,NE:8.0。影響這些數據變化固然有多種原因,造成的主要原因還是城市建筑物的影響。該站建于1959年,當時位于縣城的西北方向,測站的東、西、南面是比較開闊的稻田和很少的3～4個低于測站的村莊,且離測站較遠,站的北面是寬廣的漁塘,漁塘后面距測站約700m的地方有一小山,在建站的當時無疑是符合觀測條件的,四周可謂空曠平坦,且位于縣城最多風向的上風方。但從20世紀80年代中期以后,縣城不斷開發,超過觀測場的建筑群不斷向縣氣象站包圍過來,特別是1994年后,站的東西南面基本上被高樓包圍,使本站觀測場地形成以高大建筑為主體的“井”式場地。因而,使風速嚴重減少,年最多風向及頻率也發生改變,也就是說建筑物的拔地而起影響了該站風的記錄。

圖1

圖2 為各年雷暴記錄日數年際變化曲線圖

3 觀測環境的改變對雷暴記錄的影響

1960年～1998年39年中年平均雷暴記錄日數為52天。從圖可知,1987年前27年中小于平均數的僅7年,占26%;1987年后,22年中只有兩年超過歷年平均數,而有20年小于歷年平均數,占91%。1987年前年平均雷暴日數為56天,而1987年后年平均為38天。這些數據表明,雷暴日數在逐年減少,這其中有較多原因,如空氣動力對流的減少,但影響最大的原因還是城鎮噪聲的干擾。90年代后隨著城市建設速度的加快,尤其是1994年后,該站的東面修成了建設路,南面有蓮花路,還有縣級綜合性市場--中心市場,而且逐步繁榮,站圍墻的西面雖只有簡單的機耕道,車輛也來往不斷,所以站的東西南面有嘈雜的車輛聲;尤其是站的北面圍墻外,1994年后還先后辦起了兩個木材加工廠,隆隆的機器聲響過不停,有時吵得連氣象報也傳不出去,因簡直無法聽清對方的回音。據縣環保部門統計,縣城噪聲的等效聲級超過70dB的路段占70%(引自縣環保局局長在“六·五”環境日座談會上的講話),該站的噪聲一定不會少于70dB。在如此惡劣的噪聲條件下,觀測員的聽力無疑受到影響,雷聲不大時分辨不清,甚至無法聽到,近些年來,該站雷暴記錄日數的減少,這就是主要原因。

4 觀測環境的改變對蒸發量的影響

1997年,該站南面圍墻外的漁場提出建房,距站內觀測場水平距離約30m,建筑物高度將超過觀測場的規范技術要求,這將會嚴重影響該站氣象要素的記錄,如日照、地溫、氣溫、風向風速等。為此,站領導就觀測場改造加高及時向當地政府匯報情況,并得到了當地政府領導的重視和支持,1997年5月動工,1998年底完工。這期間氣象觀測搬進臨時觀測場。臨時觀測場位于該站辦公樓前,面積大約50m2,北面距離兩層辦公樓約4m,東面距2m高的站圍墻約10m,南面距新加高的觀測場約8m,唯有西面距辦公樓圍欄稍遠,這形似“井”底的觀測場對該站1998年的蒸發量影響很大。眾所周知,1998年8月份炎熱高溫期長,月平均氣溫達30.6℃,月日照時數長達300.4小時,這兩項指標均在該站歷史上排行第三位,理應蒸發量較大。1959年～1998年,8月份月平均蒸發量為212.3mm,1998年8月份也只有215.9mm,與歷年同期基本持平。而1998年8月份蒸發量超過歷年同期40%多,但該站超過同期的50%(市氣象局1998年8月份氣候概況),唯該站與歷年同期持平。1966年、1992年、1998年8月份月平均氣溫分別為30.9℃、29.3℃、30.6℃,月日照時數分別為321、254、300小時,平均相對濕度和風速也基本相似,但蒸發量分別為 298.5、269.8、215.9mm,1998年比1966年少38%,比1992年少25%。

5 觀測環境改變對氣溫的影響

1960年～1986年年平均氣溫歷年平均值為17.9℃;1987年～1998年年平均氣溫歷年平均值為17.8℃;1999年年平均氣溫歷年平均值為18.3℃;從數據顯示中可以看出1999年后隨著周圍建筑物的增多、增高,年平均明顯增高。

6 觀測場環境改變對日照的影響

1960年～1986年年平均日照時數為1577.2小時,日照百分率為35.7。1987年～1998年年平均日照時數為1554.0小時,日照百分率為35.2。1999年～2008年年平均日照時數為1452.9小時,日照百分率為32.8。由于縣城的逐年繁榮,各高大建筑每年逐年增加,觀測場四周的建筑物也增高增多,這就嚴重的影響了本站的日照,從數據顯示可以看出,日照逐年減少的非常明顯。分析表明:觀測環境的改變對氣象要素影響極大,要有準確可靠的氣象資料,必須有一個符合一定技術要求的觀測場,并保持長期不變。這就需要當地政府部門把氣象觀測環境和設施保護納入城鎮建設總體規劃,一同研究,一同部署,嚴格保護氣象探測環境和重要設施,確保觀測環境附合氣象觀測規范要求。

[1]林振華，黎岳鵬.環境武器概論[J].硅谷，2010.01.08.