新疆呼圖壁氣象站遷站后新舊站氣溫對比分析①

孔 婷

（新疆維吾爾自治區氣象信息中心 新疆烏魯木齊 830000）

近年隨著城市的發展，新疆呼圖壁觀測場舊站址被高大的建筑群近距離包圍，觀測環境已不符合標準要求，為保證觀測數據的準確性與科學性，氣象觀測站被迫遷移。現氣象觀測站搬遷到位于城市邊緣的幸福路工業園水廠保護區，四周為大片開闊、平坦的荒地與農田，無陡坡、洼地。為掌握新、舊觀測站因地理位置，尤其是海拔高度與周圍環境不同而形成的兩站氣象要素的差異，以在氣象業務服務與科研工作中正確地使用新疆呼圖壁站有關氣象資料，根據遷站后2年（即 2015年1月～2016年12月）的對比觀測資料，對新、舊站的氣溫的差異進行了對比分析。

1 研究區域概況

選取位于天山北部中段的呼圖壁縣，其東、西部分別為烏魯木齊市、石河子地區；而其北部與南部分別為阿爾泰與巴音郭楞蒙古自治州；境內地勢南高北低，自東南逐漸朝西北地區傾斜；其南部實際為天山山區。該縣境內主要以水草為主，是天然牧場；中部是沖擊平原，屬于農作物種植區；北部屬于沙漠地區，地勢平坦，植被稀疏，極易引發沙塵暴天氣。

2 研究資料與方法

本文選取北疆呼圖壁氣象站遷站后2015～2016年這2年平行觀測期間的新舊站氣溫數據，采用新站與舊站的差值（差值=新站值-舊站值）對比資料差異[1]，采用粗差率反映了新站相對濕度以舊站為標準產生異常值出現次數的多少，一致率則是對比差值比平均值標準差2倍的次數除以有效總次數一致率，可以在一定程度反映臺站遷站后氣象觀測資料的一致情況，用對比差值的標準差反映遷移前后觀測要素間偏差離散程度[2]。

3 氣溫觀測資料分析

3.1 氣溫粗差率

氣溫的粗差率，能在一定程度上反映遷站后，以舊站觀測為標準出現新站氣溫觀測異常值的次數，該數值不能大于2%。

由表1可知，呼圖壁站氣溫月粗差率不高于2%的有11個月，月平均值為2.88%，最大值為5.78%，最小值為0.54%，兩者相差5.24%，是平均值的近2倍；從圖1中可知，2015年1月至2016年12月，呼圖壁站遷移后氣溫月粗差率均呈現出逐月減小的趨勢。出現較大粗差率的原因是新舊站外部環境差距不同且兩站儀器不同。

表1 氣象站遷站后新舊站氣溫月粗差率統計

圖1 氣象站遷站后新舊站氣溫月粗差率變化

3.2 氣溫一致率

圖2為氣象站遷站后新舊站氣溫月一致率變化趨勢圖，從圖中可以看出呼圖壁站氣溫月一致率呈現出逐月增加的趨勢，氣溫月一致率的平均值為93.4%，其中氣溫月一致率的最高值為97.5%，出現在2016年2月，最低值為89.2%，出現在2015年10月，兩者間相差8.3%。氣溫月一致率的變化呈現出一定的規律性，1～4月的氣溫月一致率數值相對較低，5～7月氣溫月一致率呈現出逐漸增加的趨勢，而進入8月后則逐漸下降，10月往后也逐漸上升。

圖2 氣象站遷站后新舊站氣溫月一致率變化

受下墊面影響[3]，一致率在冬春季節較低，新站為典型的干旱氣候，周圍較空曠，冬春季節植被較少，裸露土地較多，具有顯著的降溫效果，而舊站由于供暖受城市熱島效應的干擾，增溫明顯。

3.3 氣溫標準差

圖3為氣象站遷站后新舊站氣溫月標準差變化趨勢圖，從圖中可知呼圖壁舊站自動觀測值，與遷站后新站自動觀測值對比，偏差的離散度不大，從呼圖壁站曲線變化情況分析，振幅特別小，十分穩定。

圖3 氣象站遷站后新舊站氣溫標準差變化

3.4 氣溫對比差值分析

通過對圖4進行分析，不難發現遷站后新舊站氣溫觀測對比差值整體趨勢相似，從2015年2月開始總體呈現出逐月增加的趨勢，在2015年10月出現高值，然后減少，在2016年2～3月間出現最低值，再增加，差值振幅較高。呼圖壁站遷站后新舊站氣溫對比差值在2015年1～7月這段時間內的對比差值為負值（遷站后新站觀測氣溫低于舊站觀測氣溫），進入2015年8月后，氣溫對比差值轉為正值（遷站后新站觀測氣溫高于舊站觀測氣溫），這種現象一直持續到11月，自2015年12月開始，氣溫對比差值下降成負值，在2016年5月轉為正值，差值呈現出逐月增加趨勢。

圖4 氣象站遷站后新舊站氣溫對比差值月平均變化

3.5 氣溫差異原因

氣溫的變化受海拔高度的顯著影響，海拔越高，氣溫越低，根據平均溫度垂直遞減率情況，可以對受海拔高度變化影響產生的溫度差異進行估算[4]。結合遷站后同期氣溫對比觀測資料，新站址海拔高度較舊站增加35.9 m，所以新舊站間的氣溫有一定差異，說明兩站氣溫的差別與海拔高度有關。呼圖壁舊址周圍的城市化進程不斷加快，與城市中心間的距離越來越近，再加上路面都是水泥或瀝青，高層建筑物數量較多，白天氣溫升溫快，因為城市空氣中的二氧化碳等溫室氣體，不利于地面長波輻射的外散，具有明顯的熱島效應，且觀測場四周的探測環境發生了變化，而遷移后的臺站同居民生活區的距離較遠，四周較遼闊，植被覆蓋較多，輻射冷卻更強烈，同時熱導率較小。

4 結論

呼圖壁站氣溫月粗差率不高于2%的有11個月，粗差率的月平均值為2.88%，最大值為5.78%，最小值為0.54%，在遷移后氣溫月粗差率呈現出逐月減小的趨勢。所有樣本的月一致率均大于80%，平均氣溫月一致率為93.4%。呼圖壁遷站后新舊站觀測值間偏差的離散度相對較小，且曲線變化振幅較小，但還存在一定的差異。引起新舊站址各氣象要素差異的原因為兩站海拔高度的不同以及兩站周圍環境差別較大。