霸州基本站遷站對比觀測數據分析

張娟 閆利霞 趙曉飛

摘要 根據霸州國家基本氣象站新、舊站址2012年全年對比觀測數據，試圖找出各氣象要素存在的明顯差異及形成原因。結果表明：新站與舊站相比各統計項差值變化存在一定規律，氣溫新站較舊站明顯偏低，且差值呈現隨氣溫的升高逐漸減小趨勢；濕度新站高于舊站；月平均風速差值不大，極大、最大風速新站比舊站偏大明顯；地面溫度及各深層地溫的全年平均溫度新站均低于舊站。

關鍵詞 遷站；對比觀測；差異分析

中圖分類號 P416 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）06-0213-03

霸州國家基本氣象站始建于1956年10月1日，位于霸州市城西賈莊北，承擔地面氣象觀測任務，已連續積累了56年的氣象資料。近些年來，隨著城市建設的發展，探測環境受到嚴重影響，于2012年1月1日搬遷至霸州市南孟鎮安家營村西，距原址6 390 m。新、舊觀測場址基本情況見表1。

為了解新、舊站址對氣象要素的影響，正確使用遷站前后觀測資料，根據《地面氣象觀測規范》及國家相關文件中站址遷移及對比觀測要求，對2012年全年相關要素進行對比觀測分析，以求掌握遷站對各氣象要素造成的影響，為該站資料序列延續、訂正以及氣候資料的應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 資料來源

2012年各月及年的新、舊站址同期氣溫（平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫）、相對濕度（平均相對濕度、最小相對濕度）、風向風速（2 min平均風速、最大風向風速、極大風向風速、最多風向）、地面及深層地溫（80、160、320 cm平均溫度）等觀測資料。

1.2 資料處理

根據氣象資料對比觀測期間監測資料評估技術方法，對新舊站址觀測數據進行對照，采用差值統計方法，統計計算出各月相關要素新、舊站址的對比差值。對比差值直觀地反映了新舊站址之間的相對偏差[1-2]。

2 結果與分析

2.1 氣溫

由表2、3可以看出，新址1—12月各月及年平均氣溫、平均最高、最低氣溫、極端最高、最低氣溫與舊站相比普遍偏低，且各項差值幅度相對穩定。

2.1.1 月平均氣溫、月平均最高氣溫、月平均最低氣溫。新址比舊址各月平均氣溫平均偏低1.5 ℃，其中1月、2月、9—12月差異較大，為1.5 ℃以上，其中1月、9月、10月最大，達2.0 ℃，而3—8月差值在1.5 ℃以內，4月最小，為0.8 ℃；月平均最高氣溫差值范圍為0.3～0.9 ℃，年平均差值0.6 ℃，差值波動較小；月平均最低氣溫差值范圍為-3.5～1.3 ℃，年平均差值2.5 ℃，3—8月小于平均差值，其他各月大于平均差值，表現為秋冬大于春夏。各氣溫差值呈現最低大于平均，平均大于最高的規律，即差值隨溫度的升高而減小。

2.1.2 月極端最高氣溫、月極端最低氣溫。極端最高氣溫各月差值基本保持在-0.5 ℃左右，除11月新站略高于舊站0.1 ℃外，其余各月均穩定偏低，其中7月差值最大為-1.0 ℃；極端最低氣溫差值范圍較大，為-6.0～-1.1 ℃，新站均低于舊站，最大差值-6.0 ℃出現在2月，最小差值-1.1 ℃出現在7月。分析看來，新、舊站址差異明顯，總體呈現差值隨溫度的升高逐漸縮小的趨勢，極端最低氣溫各月差值波動顯著，極端最高氣溫各月差值較穩定。

2.2 濕度對比分析

由表4可以看出，新舊站月平均相對濕度差值范圍為6%～18%，新站高于舊站，差值最大的為18%，出現在10月，其次為17%，出現在9月，秋季差值較大；新舊站月最小相對濕度差值范圍為1%～6%，新站高于舊站，8月最大，7月次之，其他月份均在1%～3%之間；年均相對濕度新站高于舊站7%；年最小相對濕度新站仍高于舊站，出現日期基本相同。

2.3 風對比分析

2.3.1 平均風速風向。由表5可以看出，新、舊站月平均風速差值不大，范圍為-0.3～0.6 m/s，11月、12月相同，7月、8月、9月、10月偏小0.2～0.3 m/s，其他月份新站均比舊站偏大，差值最大為0.6 m/s，出現在2月、4月，次大為3月，差值為0.5 m/s；年平均風速新站比舊站偏大0.1m/s。月最多風向頻率僅12月新舊站相同，月最多風向1月、4月、8月相同，9月與11月新舊站最多風向均為靜風，次多風向不相同；年最多風向新站和舊站均為NE，風向頻率10%[3]。

2.3.2 最大（極大）風速風向。由表6可以看出，月最大風速新舊站差值范圍在-0.7～4.7 m/s，除11月外新站均比舊站偏大，差值最大為4.7m/s，出現在2月，次大出現在7月，差值4.4 m/s，1月、4月、11月最大風速的出現日期不一致；月極大風速除8月新站比舊站偏小外，其他月份均偏大，差值范圍在-0.8～6.0 m/s，差值最大為6.0 m/s，出現在7月，次大為4月，差4.2 m/s，1月、4月、7月、11月月極大風速的出現日期不一致；年最大和極大風速新站均比舊站偏大，年最大風速與年極大風速新舊站出現日期均相同，為3月23日。

2.4 地溫對比分析

由表7可以看出，新、舊站地面溫度及各深層地溫差異存在一定規律，大致表現為夏半年新站高于舊站，而冬半年新站低于舊站的規律。其中地面溫度7—11月、80 cm地溫5—9月、160 cm地溫5—10月、320 cm地溫6—10月新站高于舊站，其余各月新站溫度均小于等于舊站溫度。全年地面溫度及各深層地溫年平均溫度新站均低于舊站[4]。

新舊站地面溫度月平均差值范圍為-1.3～2.6 ℃，7—11月新站高于舊站，其他月份低于舊站，差值最大的為10月，達2.6 ℃，次大的為9月，差值為1.3 ℃，夏季差值較小；新舊站80 cm地溫月平均差值范圍為-2.6～1.8 ℃，5—10月新站高于舊站，其他月份低于舊站，差值最大的為3月，達-2.6 ℃，冬季差值較大；新舊站160 cm地溫月平均差值范圍為 -3.0～2.2 ℃，5—10月新站高于舊站，其他月份低于舊站，差值最大的為1月達-3.0 ℃，次大的為2月，差值為-2.8 ℃，冬季差值較大；新舊站320 cm地溫月平均差值范圍為-2.2～1.2 ℃，6—10月新站高于舊站，其他月份均低于舊站，差值最大的為1月達-2.2 ℃。

3 結論與討論

3.1 結論

（1）站點搬遷使常規觀測要素的氣溫、氣壓、濕度、風、降水、深層地溫等觀測數據差異明顯。主要表現為新站的氣溫偏低、濕度偏大，平均風速差異不大，最大、極大風速新站較舊站明顯偏大，地溫也存在一定變化差異。城市熱島效應增大了這一變化趨勢。

（2）新舊站址分處城郊和市中心，受周圍不同環境影響，日平均氣溫差值為1.5 ℃、日最高氣溫差值0.6 ℃、日最低氣溫差值在2.5 ℃，新址都明顯低于舊址，日最高氣溫差值較小，日最低氣溫差值較大，日平均氣溫差值居中，說明白天周邊建筑對最高氣溫影響較小，而夜間周邊建筑更加不利于地面熱量的散發，周邊建筑在白天能夠儲存更多的熱量，在夜間緩慢釋放，舊址最低氣溫明顯高于新址。

（3）平均相對濕度新址明顯高于舊址，因為新址處于城郊，周邊無大面積的建筑，多為農田和樹木，空氣比舊址要濕潤很多，年平相對濕度差值達7%；7—9月由于植被茂盛，相對溫度差值達20%左右。

（4）1—6月風速差值為正，代表新址因探測環境好，無建筑物影響，風速明顯大于舊址，而7—10月因受城市建筑影響，熱對流天氣更強，風速反而大于新址。11—12月相差為0，全年平均值相差為0.1 m/s。

3.2 討論

霸州站新、舊站址地處同一氣候區，海拔高度相差不大，地形、地貌、土壤、植被等下墊面屬性也基本一致，故本文將天氣氣候特征在新、舊站址觀測數據差異產生的原因暫做忽略。但仍然有多種因素導致氣象要素產生差異：一是所用儀器設備不同，儀器技術性能指標的差異存在系統性偏差；二是站址周圍環境不同，這是導致氣象要素產生差異的最主要原因，舊站周圍多為水泥硬化地面，容易產生熱島效應，同時氣溫升高也會引起相對濕度降低。

4 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，2007.

[2] 許麗景，李海川.河間氣象站遷站對比觀測數據分析[J].安徽農業科學，2013，41（14）：6376-6379，6405.

[3] 張曉平，周春珍，郝傳靜，等.平陰國家氣象站遷移對比觀測資料差異分析[J].山東氣象，2009，29（3）：29-31.

[4] 楊秀勛，楊明，陳超.銅仁基本站遷站對比觀測數據的差異分析[J].貴州氣象，2014（1）：52-55.