潼關氣象站周邊環境變化對氣象要素影響的事實分析

周亞麗，李 敏，武廣良

(1.渭南市氣象局，陜西渭南 714000；2.臨潼區氣象局，陜西臨潼 710600)

潼關氣象站周邊環境變化對氣象要素影響的事實分析

周亞麗1，李 敏2，武廣良1

(1.渭南市氣象局，陜西渭南 714000；2.臨潼區氣象局，陜西臨潼 710600)

摘 要：根據潼關縣氣象站周邊環境在1993年發生嚴重變化的事實，將1981—2010年分為前后兩段，對氣溫、地溫、降水、風速等主要氣象觀測資料對比分析，并與氣象要素相關性明顯且觀測環境變化不大的鄰站——華陰氣象站的資料對比分析，結果表明：潼關縣氣象站周邊環境變化對氣象要素影響最大的是風、氣溫和地溫，其次是蒸發；對降水、水汽壓影響不大。

關鍵詞：氣象；觀測環境；氣象要素；影響

氣象觀測資料是開展天氣預報、氣候分析、科學研究以及氣象服務的依據。為使觀測資料具有代表性、準確性、比較性(簡稱“三性”)[1-2]，《地面氣象觀測規范》和《氣象設施和氣象探測環境保護條例》對地面氣象觀測場的周圍環境做了嚴格要求。如，觀測場四周必須空曠平坦，避免建在陡坡、洼地或臨近有鐵路、公路、工礦、高大建筑物的地方[1]。但近年來，由于地方經濟快速發展，城市規模不斷擴大，建站時處于郊外的潼關縣氣象站逐步被高樓大廈所包圍，觀測環境發生了較大變化，影響了觀測資料的“三性”。通過分析觀測環境變化對氣象要素的影響，為科學開展氣象預報和服務提供參考。

1 基本情況

陜西省潼關縣氣象站，位于東經110°14′，北緯34°33′，海拔高度556.3 m，建于1953年，屬于國家一般氣象站。建站初期，測站周圍空曠，觀測環境良好。從1992年開始，觀測場南邊開發建設商業街，離觀測場最近的街道距其約10 m遠，街道兩邊建有二層平房。1993年5月，商業街建成營業。之后，觀測場東邊住宅樓、西邊學校的教學樓陸續開工。1995年，觀測場東約20 m處建成五層住宅樓一幢；觀測場西約5 m處建成3層教學樓一幢；觀測場西北約30 m處建成4層教學樓一幢。造成潼關氣象站觀測場周圍環境嚴重破壞。

2 資料和分析方法

2.1 資料

資料來源于渭南市氣象局檔案室地面氣象記錄年報表。

2.2 分析方法

一是根據潼關氣象站周邊環境在1993年發生嚴重變化的事實，將其1981—2010年連續30 a的氣象觀測資料，分為觀測環境破壞前(1981—1993年)和觀測環境破壞后(1994—2010年)兩段，進行數理統計、對比分析。

二是與華陰氣象站資料對比分析。華陰市氣象站位于潼關縣氣象站以西 30 km，東經110°05′，北緯34°33′，海拔高度351.3 m，建于1970年，屬于國家一般氣象站。2010年以前，觀測場周圍環境較好，觀測資料能夠真實反映測站周圍大氣運動變化的規律，符合“三性”要求。另外，對潼關和華陰兩站30 a(1981—2010年)的主要氣象要素進行了相關分析(見表1)，結果表明，各氣象要素之間相關關系明顯。因此選擇與華陰氣象站資料對比分析，找出氣溫、地溫、降水、風速等氣象要素的異常變化，異常變化的原因即可認為是觀測環境變化造成的。

表1 潼關和華陰氣象要素相關系數

3 氣象要素變化分析

3.1 氣溫變化

1981—2010年潼關和華陰兩站年平均氣溫變化見圖1。潼關站1981—2010年年平均氣溫13.7 ℃，年平均氣溫在1994明顯上升， 1981—1993年年平均氣溫12.8 ℃，而1994—2010年年平均氣溫14.3 ℃。相鄰的華陰站1981—2010年年平均氣溫13.7 ℃，1981—1993年年平均氣溫13.4 ℃，1994—2010年年平均氣溫14.0 ℃。分析顯示潼關站年平均氣溫1981—1993年低于華陰站0.6 ℃，1994—2010年高于華陰站 0.3 ℃。表明1994年以來由于周圍環境變化，潼關站氣溫明顯升高。

圖1 1981—2010年潼關和華陰年平均氣溫變化曲線

3.2 地溫變化

1981—2010年潼關和華陰兩站年平均地溫變化見圖2。兩站平均地溫變化趨勢相同，但差異在減小。潼關站1981—2010年年平均地溫15.1 ℃，1981—1993年年平均地溫14.4 ℃，而1994—2010年年平均地溫15.7 ℃。相鄰的華陰站1981—2010年年平均地溫16.0 ℃，1981—1993年年平均地溫15.7 ℃， 1994—2010年年平均地溫16.3 ℃，分析顯示1981—1993年潼關站年平均低于華陰站1.3 ℃，1994—2010年潼關站年平均地溫低于華陰站0.6 ℃。表明1994年以來由于周圍環境變化，潼關站地溫明顯升高。

圖2 1981—2010年潼關和華陰年平均地溫變化曲線

3.3 風的變化

3.3.1 大風日變化 圖3是1981—2010年潼關和華陰兩站年大風日變化情況。1994年以后，潼關站的年大風日明顯持續減少，1981—1993年年平均大風日15.1 d， 1994—2010年年平均大風日2.8 d，減少81%，有三年未出現大風。華陰站1981—1993年年平均大風日22.5 d，1994—2010年年平均大風日15.4 d，減少31%。潼關站的年大風日減少幅度明顯偏大。

圖3 1981—2010年潼關和華陰年大風日變化

3.3.2 平均風速變化 圖4是1981—2010年潼關和華陰兩站年平均風速變化情況。從1991開始，潼關站的年平均風速減小，年際變化幅度為2.0 m/s，而華陰站的年際變化幅度只有0.9 m/s。在1995年以后，潼關和華陰年平均風速之間的差值明顯減小，出現了異常變化。

圖4 1981—2010年潼關和華陰年平均風速變化曲線

對潼關和華陰兩站的年平均風速分段統計求平均(見表2)，分析得到：潼關站1981—1994年平均風速為3.0 m/s，與氣候值(1971—2000年平均)3.0 m/s相同，而1995—2010年平均風速為1.9 m/s，比1981—1994年平均和氣候值均減小了1.1 m/s。而華陰站，1995—2010年平均風速為1.5 m/s，比1981—1994年平均減小了0.3 m/s，比氣候值減小了0.4 m/s。如果按照兩站平均風速差值規律推算，潼關站1995—2010年平均風速應在2.6 m/s左右，比實際風速大0.7 m/s。

表2 潼關和華陰年平均風速分段平均 m/s

3.3.3 最大風速變化 圖5是1981—2010年潼關和華陰兩站的年最大風速變化曲線。潼關站從1992年后，持續減小。1981—1993年，潼關年最大風速為20.7 m/s(1984年)，華陰年最大風速為23.0 m/s(1992年)，相差2.3 m/s。1994—2010年，潼關年最大風速為13.3 m/s(1995年)，華陰年最大風速為20.0 m/s(2003年)，相差6.7 m/s。1994年后，潼關站年最大風速減小明顯。

圖5 1981—2010年潼關和華陰年最大風速變化曲線

3.4 其它氣象要素的變化

3.4.1 降水量變化 由1981—2010年潼關站年降水量變化曲線(圖略)看出，降水量的年際變化在氣候值593 mm上下波動。1996—2010年平均值為618 mm，1981—1995年平均值為589 mm，降水量沒有明顯的異常變化。

3.4.2 水汽壓變化 由1981—2010年潼關站年平均水汽壓變化曲線(圖略)看出， 增大趨勢不明顯，但1996之后的年際變化幅度明顯大于之前。1981—1995年平均為11.2 hPa，最小為10.6 hPa，最大為11.6 hPa，相差1.0 hPa。1996—2010年平均為11.5 hPa，最小為10.2 hPa，最大為12.7 hPa，相差2.5 hPa。

3.4.3 蒸發量變化 由1981—2010年潼關站蒸發量變化曲線(圖略)看出， 1980年代處于相對低值期，1990年代處于相對高值期，2000年后減少趨勢明顯。1981—1995年平均為1 837 mm，與氣候值1 833 mm相近，而1996—2010年平均為1 692 mm，比氣候值減少141 mm。

4 結論

4.1 潼關縣氣象站周邊環境變化對氣象要素影響最大的是風、氣溫和地溫，其次是蒸發，對降水、水汽壓影響不大。

4.2 潼關縣氣象站周邊環境變化影響大風日顯著減少，年平均大風日1994—2010年比1981—1993減少81%；最大風速明顯減小；年平均風速減小0.7 m/s。

參考文獻：

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003：1-7.

[2] 中國氣象局.氣象設施和氣象探測環境保護條例[M].北京：中國法制出版社，2012：6-7.

中圖分類號：P412.1

A

文章編號：1006-4354(2013)05-0033-03

收稿日期：2013-04-16

作者簡介：周亞麗(1964—)，女，陜西臨潼人，工程師，從事氣象服務與管理。