太原基本站遷站對比觀測數據分析

任兆龍　王彥紅　李明　任慧龍

摘 要：利用2013年太原基本站遷站前后氣壓、氣溫、相對濕度和風向風速等觀測資料對比分析，發現新站月平均本站氣壓、月平均最高（低）氣壓、月極端最高（低）氣壓均比舊站略低；平均氣溫1—12月新站比舊站低；月平均相對濕度1—12月新站高于舊站；新站的月平均風速、月最大風速高于舊站，月極大風速1，4，9月持平，8，12月新站小于舊站，其他月新站高于舊站，新、舊站風向有顯著差異。造成遷站前后氣象要素差異的原因主要是觀測場周圍環境、下墊面性質改變，海拔高度變化對氣象要素的影響不明顯。

關鍵詞：太原基本站；站址遷移；月平均氣溫；相對濕度

中圖分類號：P468 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.024

太原國家基本氣象站始建于1954-09，由于城市規模不斷擴大，探測環境保護形勢日益嚴峻，舊站周圍建筑物逐漸增加，人口日益密集，觀測環境已經不具備地面氣象觀測要求的條件。探測環境變化一般包括逐漸影響和站址遷移2個階段，而尤其以站址遷移對資料序列均一性影響最為顯著；逐漸影響階段是漸進過程，對氣象要素的影響更為復雜。周昊楠等人通過對比觀測資料分析認為，各氣象要素差異的產生主要來源于城鎮化影響。為了保證氣象觀測資料的代表性、準確性和比較性，改善探測環境，太原國家基本站于2013-01由太原市小店區殷家堡村（稱“舊站”，下同）遷至太原市小店區北格鎮張花村（稱“新站”，下同）。為掌握新、舊站因地理位置和周圍環境不同而形成的兩站氣象要素的差異，根據中國氣象局《國家級地面氣象觀測站遷建撤暫行規定》的要求，于2013-01—2013-12進行了相關要素的對比觀測，進而分析遷站對氣象要素的影響，為資料序列的連續性和訂正提供依據，也更好地為地方經濟建設提供氣象決策依據。

1 新、舊站址觀測環境概況及自動站類型

舊站地理位置為112°33′E、37°47′N，觀測場海拔高度778.3 m，氣壓傳感器海拔高度779.4 m，風速傳感器距地高度11.0 m，地理環境為郊區；新站地理位置為112°35′E、37°37′N，觀測場海拔高度776.3 m，氣壓傳感器海拔高度777.3 m，風速傳感器距地高度11.0 m，地理環境為鄉村。新站位于舊站東南偏南方位，二者直線距離18.4 km。新站為DZZ4型自動站，舊站為CAWS600型自動站。

2 資料與方法

采用的資料為2013-01—12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）、風速（2 min月平均風速、月最大風速、月極大風速）和月最多風向。采用差值統計方法，1—12月各要素差值為新站觀測值減舊站觀測值。

3 氣象要素對比分析

3.1 本站氣壓

據統計，新站月平均本站氣壓、月平均最高（低）氣壓、月極端最高（低）氣壓均比舊站略低，1—12月平均本站氣壓差值為0.3～0.5 hPa，平均最高、最低氣壓差值分別為0.3～0.6 hPa和0.2～0.5 hPa，月極端最高（低）氣壓差值為0.1～0.6 hPa（0.0～0.5 hPa），兩站極端最高、最低氣壓出現日期各有一個月不同，其余各月相同。通過圖1可以看出，新、舊站氣壓的時間一致性較好。

3.2 氣溫

由表1、表2可知，1—12月平均氣溫新站比舊站低0.1～2.1 ℃；月平均最高氣溫，9月新、舊站相同，5，10月，新站比舊站高0.2 ℃，其余月份新站比舊站低0.1～0.4 ℃；月平均最低氣溫，1—12月新站比舊站低0.2～1.9 ℃；極端最高氣溫2，6，9，10，12月新站高于舊站0.1～0.7 ℃，其他月份新站低于舊站0.1～1.6 ℃；極端最低氣溫4，7月新、舊站相同，6，11月新站高于舊站0.1 ℃，其余月新站低于舊站0.3～3.3 ℃，極端最高、最低氣溫出現日期各有8個月相同。

3.3 相對濕度

據統計，新站月平均相對濕度1—12月高于舊站，差值為1%～8%.月最小相對濕度2，4，6，10月新、舊站無差值，5，9月新站低于舊站1%和4%，其他月份新站高于舊站1%～5%，具體如表3所示。兩站最小相對濕度出現日期，1，3，4，5，6，10，11月份相同，其他月份不同。

3.4 風向、風速

從表4可看出，新、舊兩站的風速有較大差異。新站的月平均風速、月最大風速高于舊站，差值分別為0.2～1.3 m/s和0.4～6.0 m/s，月極大風速1，4，10月持平，8，12月新站小于舊站，差值分別0.2 m/s和0.3 m/s，其余月新站大于舊站，差值為0.7～6.7 m/s。月最多風向也存在較大差別，差值在22.5°～135°。當出現大風天氣現象時，差異尤為明顯，新站2013年出現大風5次，舊站全年未出現。

4 新、舊站氣象要素差異分析

4.1 新、舊站氣壓差異分析

氣壓就是大氣壓強或壓力，氣壓與水汽含量、風速、對流強度等密切相關。氣壓隨海拔高度的升高而降低，氣壓差可根據拉普拉斯簡化訂正公式△P=-△H/8來計算。新、舊站氣壓感應器海拔高度差僅2.0 m，計算可得氣壓差為-0.3 hPa。這表明，產生氣壓差異的原因不是海拔高度的不同。

4.2 新、舊站氣溫差異分析

空氣溫度是代表空氣冷熱程度的物理量，它的變化能夠反應局地環境的改變。氣溫隨海拔高度的變化可按平均溫度垂直遞減率0.65 ℃/100 m計算。由于新站海拔比舊站低2.1 m，氣溫應升高0.01 ℃，其結果與實際值差異很大，說明兩站的溫差與海拔無關。

4.3 新、舊站相對濕度差異分析

舊站地面、建筑物等所用材料基本不滲水，降雨過后，水基本流入排水管道，綠地面積較少，水分蒸發、蒸騰少，相反，新站下墊面土壤、植物蒸騰較大；絕對濕度相同時，溫度高相對濕度小，而新站氣溫低于舊站。因此，新站相對濕度高于舊站。

4.4 新、舊站風向風速差異分析

舊站位于城市發展區，四周建（構）筑密集且高大，空氣流動性差，熱量不易散發，造成舊站風速小，風向受外界影響大；新站四周空曠，造成風速較大，風向受外界影響小。

5 結論

由于新站位于鄉村，周圍下墊面是耕田（地），而舊站位于近郊的高新開發區中，周圍是高樓和城市道路，因此舊站的溫度高、濕度低。兩站氣壓相差0.3～0.5 hPa，儀器差是主要原因。舊站址周圍建筑密集，每座建筑物都阻擋氣流，從而使風力削弱，導致舊站風速比新站明顯減小。綜上所述，產生氣象要素差異的主要原因為觀測場周圍環境和下墊面狀況發生改變，特別對溫度、風向風速和濕度的影響尤為顯著。由于舊站周圍近幾年建筑物逐漸增加，從而影響空氣的流通及風向風速的變化。而新站位于比較開闊的鄉村，遠離居民生活區，因此受人類活動影響較小。

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〔編輯：劉曉芳〕