延安國家基本氣象站遷站對比觀測數(shù)據(jù)分析

蔣小莉，王凌軍，薛　江

(延安市氣象局，陜西延安　716000 )

延安國家基本氣象站遷站對比觀測數(shù)據(jù)分析

蔣小莉，王凌軍，薛江

(延安市氣象局，陜西延安716000 )

摘要：通過對延安國家基本氣象站(53845)新、舊站2013年1—12月氣壓、空氣溫度、空氣濕度、風向風速、降水、地溫等觀測資料的對比分析，發(fā)現(xiàn)新站氣壓、氣溫、濕度、平均地溫、極端日最低地溫低(小)于舊站，降水、風速以及地面日極端最高溫度大部高(大)于舊站。并從海拔高度、兩站周圍環(huán)境差異等方面分析了新、舊站各氣象要素差異的形成原因，為延安站資料的序列延續(xù)和訂正提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣象站遷移；對比觀測；差值；原因分析

延安國家基本氣象站建站于1951年，其前身為延安飛行場氣象觀測站，站址一直未變。由于城市建設(shè)迅速擴展，致使原本位于“郊外”的延安國家基本氣象站所在區(qū)域逐漸發(fā)展成為延安市城區(qū)的黃金地段，氣象站周邊近百米高的建筑層出不窮，致使溫度、風速等氣象數(shù)據(jù)失去了代表性[1]。為了保證氣象觀測資料的準確性、代表性、比較性，全面改觀地面觀測環(huán)境，2013年1月1日延安國家基本氣象站由延安市雙擁大道遷移到延安市寶塔區(qū)萬花鄉(xiāng)。為對比新、舊站因地理環(huán)境，尤其是海拔高度和周圍環(huán)境發(fā)生變化而出現(xiàn)的氣象要素的差異，根據(jù)中國氣象局《國家級地面氣象觀測站遷建撤暫行規(guī)定》[2]要求，新、舊站2013年1月1日—12月31日進行了相關(guān)要素的對比觀測。本文對2013年新、舊站氣壓、空氣溫度、空氣濕度、風向風速、降水、地溫等氣象要素進行統(tǒng)計分析，探討兩站之間的差異，為確保新、舊站氣象資料的正常使用提供依據(jù)。

1資料與方法

1.1新、舊站觀測環(huán)境概況

舊站址地理位置為109°30＇E、36°36＇N，觀測場海拔高度958.5 m、氣壓感應(yīng)部分海拔高度959.7 m，風速感應(yīng)器距地高度10.3 m，地理環(huán)境為市區(qū)；新站址位于延安市寶塔區(qū)萬花鄉(xiāng)毗屹嶗村腦坢山，地理位置為109°27＇E、36°35＇N，觀測場海拔高度1 180.5 m、氣壓感應(yīng)部分拔海高度1 181.1 m，風速感應(yīng)器距地高度10.5 m，地理環(huán)境為郊區(qū)、山頂，無建筑物遮擋，四周視野良好。新站址位于舊站址的南方，距舊址直線距離4.8 km。

1.2資料及方法

采用的資料為2013年1—12月新、舊站同期氣壓(月平均本站氣壓、月平均最高(低)氣壓、月極端最高(低)氣壓)、氣溫(月平均氣溫、月平均最高(低)氣溫、月極端最高(低)氣溫)、相對濕度(月平均相對濕度、月最小相對濕度)、降水(月總降水量、月一日最大降水量)、風速(2 min月平均風速、月最大風速、月極大風速)、地溫(月平均地溫、月平均最高(低)地溫、月極端最高(低)地溫)。采用差值統(tǒng)計方法，1—12月各要素的差值為新站觀測值減舊站觀測值。

2氣象要素對比分析

2.1本站氣壓

據(jù)統(tǒng)計新站月平均本站氣壓、月平均最高(低)本站氣壓、月極端最高(低)本站氣壓均比舊站顯著偏低，1—12月平均本站氣壓差值為-22.7～-25.4 hPa，平均最高、最低本站氣壓差值分別為-22.8～-25.6和-22.4～-24.7 hPa,月極端最高(低)氣壓的差值為-19.6～-26.6 hPa(-21.8～-24.7 hPa)。通過圖1可以看出新、舊站本站氣壓的變化趨勢基本相同，兩站的月極端最高、最低氣壓出現(xiàn)日期基本相同。氣壓隨海拔高度的升高而降低，氣壓差可根據(jù)拉普拉斯簡化訂正公式ΔP=-ΔH/8來計算[3]。新、舊站址氣壓感應(yīng)部分的海拔高度差為221.4 m,計算可得氣壓差為-27.7 hPa。可見，氣壓差異主要由海拔高度差造成。

圖1　2013年1—12月延安新、舊站最高(低)氣壓對比圖

2.2溫度

據(jù)統(tǒng)計新站溫度比舊站明顯偏低。新站月平均溫度偏低0.8～1.8 ℃，月平均最高、最低溫度分別偏低1.8～2.3、0.5～2.0 ℃，月極端最高、最低溫度分別偏低1.2～3.4、1.5～2.7 ℃。通過圖2可以看出溫度的變化趨勢基本一致，月極端最高氣溫出現(xiàn)日期完全一致，月極端最低溫度出現(xiàn)日期僅有3、9月不同。海拔高度不同是氣溫產(chǎn)生差異的主要原因。按對流層下層(地面至2 km)的平均溫度垂直遞減率0.65 ℃/100 m來估算，新站溫度比舊站降低1.4～1.5 ℃[3]。

圖2　2013年1—12月延安新、舊站最高(低)溫度對比圖

2.3相對濕度

新、舊站月平均相對濕度和月最小相對濕度差值變化不明顯，其中月平均相對濕度1—4月、9—12月差值為-1%～-4%，5—6月無差值，7—8月新站高于舊站2%。月最小相對濕度1—6、11月新站偏小1%～4%、7—10月偏多1%～2%、12月無差異(圖3)，月最小相對濕度出現(xiàn)日期僅有3、9、10月不同。

圖3　2013年1—12月延安新、舊站月最小相對濕度比較圖

2.4降水量

除7月外各月總降水量新站均比舊站偏多0.3～28.9 mm，月最大日降水量除7、9月外各月新站均比舊站偏多0.2～7.6 mm、出現(xiàn)日期基本一致。由于兩地相距4.8 km，降水的局地性特征造成降水的時間及降水量差異較大。如8月新站降水量偏多28.9 mm的主要原因是，8月27日19—20時一小時降水量比舊站多19.2 mm。有時，由于降水儀器故障，按照《地面氣象觀測規(guī)范》規(guī)定進行數(shù)據(jù)處理[4]，也會造成降水量差異。

2.5地溫

月平均地溫新站低于舊站0.2～2.0 ℃；月平均最高地溫分布不均勻，差值為-5.7～3.3 ℃，主要表現(xiàn)為秋冬季新站低于舊站，春夏季高于舊站；月平均最低地溫新站比舊站偏低0.8～3.1 ℃；月極端最高溫度差值為-4.4～6.2 ℃，主要表現(xiàn)在春季、夏季新站地溫高于舊站；月極端最低地溫新站低于舊站1.1～4.7 ℃。從圖4可見月極端最低地溫新、舊站變化平穩(wěn)、趨勢基本一致；月極端最高地溫則春秋季變化幅度較大。對地面最高溫度影響的原因：①太陽輻

圖4　2013年1—12月延安新、舊站極端最高(低)地溫對比圖

射隨海拔高度增加而增大[5]，新站海拔高度偏高，太陽輻射強度大于舊站；②同緯度降水量多的地方太陽輻射強度偏高，而新站各月降水總量基本多于舊站。冬季由于日地距離為最遠，太陽高度角小，太陽直接輻射影響小，1、10、11、12月的大部舊站地面日極端最高地溫高于新站(圖5)。7月雖然新站降水少于舊站8.7 mm，但連續(xù)出現(xiàn)陰雨天氣，云層的反射輻射較強，對地面溫度的影響依然很大。夜間由于無太陽直接輻射，對地面最低溫度影響不大。

圖5　2013年1—12月延安新、舊站日極端最高地溫總差值

2.6風向、風速

從表1可見，新、舊兩站的風速有著較大的差異。新站的月平均風速、最大風速、極大風速均高于舊站，差值分別為0.1～1.6、4.4～8.6、1.3～14.7 m/s，最多風向也存在巨大差異，差值在22.5°～180°，最多風向出現(xiàn)的頻率新、舊站也完全不同。當出現(xiàn)大風天氣現(xiàn)象時差異尤為明顯，新站2013年共出現(xiàn)大風13次，而舊站全年未出現(xiàn)。新站位于郊區(qū)小山頂，觀測場地勢較高，四周開闊，氣流通暢。舊站位于延安市中心的繁華地段，四周高大建筑密集，減緩了空氣流動。因此海拔高度和周圍建筑物是造成新、舊站風向、風速差異的主要原因。

表1　2013年1—12月延安新、舊站風向、風速資料對比表

林溪猛，鄭小琴，陳藝宏.古雷石化基地區(qū)域雷電災(zāi)害風險評估與區(qū)劃[J].陜西氣象，2015(1)：33-36.

3小結(jié)與討論

(1)通過對延安國家基本氣象站新、舊站2013年同期氣象資料對比分析可知，新站氣壓、氣溫均低于舊站；相對濕度差異不明顯；降水量大于舊站；風速明顯大于舊站，月最多風向及出現(xiàn)頻率完全不同，極大風速差異較大；平均地溫、平均最低地溫、月極端最低地溫均比舊站偏低，但平均最高地溫和月極端最高地溫秋冬季低于舊站，春夏季高于舊站。

(2)由于影響氣象要素變化的因素較為復雜，但延安新、舊站氣壓、空氣溫度差異明顯原

因主要是海拔高度不同所致，故在資料的延續(xù)使用中應(yīng)將新站海拔高度訂正到舊站高度。風向、風速差異較大已無序列使用意義；降水量、相對濕度、地溫等資料的延續(xù)性還有待于新站資料的序列增加，再進一步研究。

參考文獻：

[1]馬潤年，孫智輝，曹雪梅,等.熱島效應(yīng)對黃土高原山地城市氣溫的影響[J].氣象科學，2011，31(1)：87-92.

[2]國家級地面氣象觀測站遷建撤暫行規(guī)定[S].北京：中國氣象局，2012.

[3]袁云貴，宋彥棠.都勻市氣象局遷站對比觀測各氣象要素差異分析[J].貴州氣象，2008，32(2)：31-33.

[4]寧慧芳，范邵華.地面自動站氣象觀測記錄異常數(shù)據(jù)分類[J].陜西氣象，2013(1)：41-42.

[5]黃文林，趙菊香.太陽紫外線與海拔高度關(guān)系的初步統(tǒng)計分析[J].環(huán)境條件與試驗，1983(4)：33-35.

文章編號：1006-4354(2015)01-0030-04 1006-4354(2015)01-0033-04

收稿日期：2014-05-28 2014-08-13

作者簡介：蔣小莉(1962—)，女，陜西合陽人，高級工程師，從事氣象管理工作。 林溪猛(1975—)，男，福建東山人，漢，本科，工程師，從事雷電防護技術(shù)研究與應(yīng)用。

中圖分類號：P416.2

文獻標識碼：A

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