臨安地區氣溫差異特征及其預報應用

俞宏耀 徐振宇

摘要? ? 主要利用了2006—2016年臨安地區70個氣象自動站以及臨安國家基本氣象站采集的氣溫資料，運用統計學方法計算和比較，分析了臨安地區氣溫差異的特征。結果表明，臨安氣溫整體呈現東南方向偏暖、西北方向偏冷的態勢。海拔是影響氣溫的主要因素之一，遵循顯著的一元線性關系，大部分自動站的最低氣溫、最高氣溫的月平均值均比臨安基本站低，最低氣溫比臨安站偏低較多，臨安城區周邊具有一定的熱島效應特征。

關鍵詞? ? 氣溫;差異特征;預報;浙江臨安

中圖分類號? ? P423.3? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）11-0186-05

國民經濟的迅速發展對氣象預報提出了越來越高的要求，氣象科技與氣象服務的現代化程度是衡量經濟社會發展水平和人民生活水平的重要標志。現階段，我國氣象服務水平還明顯不足。這種狀況對氣象工作者來說，既是挑戰，也是一個機會。中國氣象局提出了氣象預報要向精細化方向發展的戰略思想。精細化預報是高分辨率天氣預報的深入應用。

氣溫對干旱、霜凍、凍雨等災害天氣的發生和發展起著重要作用，是判斷農業受災程度的重要指標之一[1-2]。現代農業生產模式的發展增強了對天氣變化的敏感度，即使在少雨的冬季，氣溫變化對大面積大棚農業生產及冬小麥生長影響也非常大[3]。特別是臨安市作為杭州“菜籃子工程”山地蔬菜的重要輸送地，山地海拔高，晝夜溫差大，春、秋季早晚霜凍頻繁，對蔬菜生長造成了重大危害。

浙江省臨安地區地處浙西山區，市域東西長達100 km，地形西北高、東南低，差別懸殊。西部清涼峰與東部石泉海拔相差逾1 770 m，西北、西南部山區平均海拔在1 000 m以上，而東部錦城鎮以東大部分是海拔50 m以下的河谷平原。西、北、南三面環山，向東呈馬蹄形開口。由于地理位置特殊，形成了比較明顯的局地小氣候。臨安地區分布不均的氣溫給18個鎮街地區的氣溫快速預報訂正帶來一定難度。

目前，臨安市氣象局相繼建立了70多個區域自動氣象站（氣象數據24 h連續采集）和EOS/MODIS遙感衛星接收處理系統、農情監測、雷暴監測預警、土壤墑情監測、地質災害監測自動站等組成的氣象綜合探測系統，擁有集天氣監測、資料處理分析和氣象信息發布于一體、展現現代氣象業務自動化、集約型和高效性等特點的新型氣象綜合業務平臺，為本項目提供了豐富的研究數據。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料介紹

本文所使用的全部數據資料來自于杭州臨安本地70個自動氣象站自動采集以及臨安國家基本氣象站的數據，其中70個自動氣象站的數據資料部分有缺值，還有一些新建的站點資料序列相對較短，例如指南山自動站只有2年多的數據資料。資料記錄基本覆蓋臨安本地各個位置（圖1），并且分布平均，在本地科研中已有大量的應用。

1.2? ? 研究方法

1.2.1? ? 氣溫時間差異特征分析。在挑選的臨安本地70個自動氣象站中，由于建站時間不一，記錄資料超過10年的有17個站點，另外53個站點取近3年氣溫數據，統一進行缺測補充和訂正。其中，17個自動站分別計算2006年9月至2016年9月共10年的氣溫資料與臨安國家基本氣象站的逐日最低、最高氣溫差值，分別計為ΔTMAX、ΔTMIN。將數據按月、年進行合計、平均處理，獲得17個自動站與臨安國家基本氣象站平均的月、年平均最低、最高氣溫差值。計算式為：

分析17個自動站與臨安國家基本氣象站平均的月、年平均最低、最高氣溫差值，觀察其之間的變化趨勢，得出在時間上不同站點的局地氣溫差異特征。

1.2.2? ? 氣溫空間差異特征分析。用70個氣象自動站近3年的氣溫數據，計算出近3年的年平均氣溫、最高氣溫平均、最低氣溫平均以及各個季節的氣溫平均。計算式為：

之后作出相應的插值填色圖，并進行比對和分析，得出臨安空間局地氣溫差異特征。對于季節的劃分，使用了最為常見的陽歷法，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季[4]。

1.2.3? ? 氣溫分級統計。由于最高氣溫對工農業生產及人們生活的影響更大，本文還統計了70個自動站不同級別的ΔTMAX。用ΔTMAX值將各自動站進行分級統計，分級標準如表1所示。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 臨安市局地氣溫時間差異特征分析

表2為17個自動站2006年9月至2016年9月的月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫與臨安站的差值平均。可以看出，各自動站的大多數最低氣溫、最高氣溫的月均值均比臨安基本站低，最低氣溫比臨安站偏低較多，ΔTMIN在-4.7～1.1 ℃之間，17個站平均為-1.6 ℃;最高氣溫偏低略少但離散度較大，ΔTMAX在-6.5～1.9 ℃之間，17個站平均為-1.2 ℃。青山湖自動站每個月最低氣溫高于臨安基本站，板橋、昌化、青山殿等海拔較低的自動站的最高氣溫也高于臨安基本站。

圖2（a）為各個月自動站最高氣溫差值絕對值的平均直方圖。可以看出，最高氣溫差值起伏明顯，其中7月差值最大，達到2.18 ℃;2月差值最小，為1.44 ℃;8月至翌年1月大體上差值逐漸縮小，而3—5月差值逐漸增大。圖2（b）為各個各自動站最低氣溫差值絕對值的平均直方圖。最低氣溫差值的規律是2月最少，為1.36 ℃;3—5月逐漸增多，7—10月的差值較大，最大為10月（1.99 ℃）;11月到翌年1月逐漸減少。

分析各自動站最低氣溫、最高氣溫與臨安國家基本氣象站的差值絕對值發現，大部分自動站氣溫與市區氣溫差距在夏季明顯拉大;而冬季則差值偏小，其中2月最小;春、秋為過渡季節，變化曲線類似拋物線。比較最低氣溫、最高氣溫差值之間的差異發現，最低氣溫在秋季仍有較大的差值，最高氣溫最大差值出現在7月，而最低氣溫卻出現在10月。另外，也有少部分自動站所代表的區域表現出的規律與上述不同，例如板橋跟昌化站的最低氣溫在夏季明顯更接近于臨安基本站，而在其他季節差距逐漸拉大。

2.2? ? 臨安市局地氣溫空間差異特征分析

圖3為臨安2014—2016年日平均氣溫、最高氣溫平均、最低氣溫平均等值線填色圖。由此可以看出，臨安地區大致上可分為3個冷區（天目山區域、清涼峰大明山區域和天池區域）和3個暖區（臨安東部河谷平原、昌化鎮周邊和潛川鎮周邊的區域），整體呈現東南方向偏暖、西北方向偏冷的態勢。從圖3（b）可以發現，臨安最高氣溫分布極值并未出現在城區，而是多發生在臨安中南部，同時等值線密度較圖3（a）更加密集，說明臨安局地最高氣溫差異較大。圖3（c）為最低氣溫平均，大值部分出現在臨安市區及其周邊和昌化於潛等人口密度較高、海拔較低的區域，遵循熱島效應特征[5-6]。

不同的季節對臨安局地之間的氣溫差異也有著不同的影響，圖4～6為2014—2016年四季日最低氣溫平均、最高氣溫平均、平均氣溫等值線填色圖。通過觀察可以發現，（a）圖和（c）圖為春、秋過渡季，圖形相似，（b）圖等值線較其他季節更加密集，表明夏季局地氣溫較其他季節差異明顯拉大，而（d）圖等值線稀疏，表明冬季差異有所縮小。

總的來說，綜合上述4個季節及其最高、最低、平均氣溫的分析發現，臨安局地氣溫差異具有一定的規律性，總體呈現北低南高的趨勢。海拔是影響氣溫的主要因素之一（圖7），其中城區熱島效應明顯，大值區主要集中在臨安東部河谷平原以及昌化鎮周邊和潛川鎮周邊等人口相對稠密、海拔相對較低的區域;而低值區大多位于海拔較高的區域。平均氣溫和最低氣溫的極大值區域主要在臨安市區周邊，而最高氣溫的極大值區域為臨安中南部區域。夏季時臨安局地氣溫差異會拉大，冬季差異縮小。

3? ? 結論

（1）大部分自動站的最低氣溫、平均氣溫和一部分自動站的最高氣溫，其月平均值均比臨安基本站低，最低氣溫比臨安站偏低的較多，最高氣溫偏低的較少但離散度較大。但也有一些自動站的最低氣溫和相當一部分數量自動站的最高氣溫高于臨安基本站，例如青山湖、昌化、板橋等站，推測站點的海拔、附近的水體效應、熱島效應是影響氣溫的主要因素。

（2）大部分自動站氣溫與市區氣溫差距在夏季明顯拉大，而冬季則差值偏小，其中2月最小，春、秋為過渡季節，最高氣溫最大差異出現在7月，而最低氣溫的差異在夏、秋2季表現平緩，極值出現在10月。另外，也有少部分自動站的氣溫變化與上述相反，例如板橋和昌化站。

（3）臨安氣溫整體呈現東南方向偏暖、西北方向偏冷的態勢。海拔是影響氣溫的主要因素之一，大致上可分為3個暖區（臨安東部河谷平原、昌化鎮周邊和潛川鎮周邊的區域）和3個冷區（天目山區域、清涼峰大明山區域和天池區域）。臨安局地最高氣溫差異較大且極值出現在臨安中南部，最低氣溫有明顯的熱島效應。夏季時臨安局地氣溫差異會拉大，冬季差異縮小。

（4）在預報應用當中，預報員以臨安本站氣溫為基準、表2為預報參照依據，對臨安范圍內鄉鎮點對點的氣溫進行預報，面上可以進行插值格點化進行模式化氣溫預報，不僅可以節省預報員本身的精力和時間，而且可以有效提高預報精準度[5-6]。

4? ? 參考文獻

[1] 楊詩芳，毛裕定.浙江省近50年氣溫變化及四季劃分[J].浙江氣象，2008，29（4）：1-6.

[2] 卞韜，任國玉，連志鸞，等.石家莊城市與郊縣站地面平均最低、最高氣溫差異[J].氣象科技，2010，38（6）：721-726.

[3] 辛跳兒，李軍，賀千山，等.上海地區城市和郊區氣溫差異特征分析[J].大氣科學研究與應用，2009（1）：10-17.

[4] 張光智，徐祥德，王繼志，等.北京及周邊地區城市尺度熱島特征及其演變[J].應用氣象學報，2002（29）：43-50.

[5] 朱乾根.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，1981.

[6] 祝啟桓.浙江省災害性天氣預報[M].北京：氣象出版社，1992.收稿日期? ?2019-02-01