多種溫度對比觀測分析

尹佳莉，張 曼，姜 濤，崔 煒，范雪波

(北京市氣象探測中心，北京 100176)

0 引言

為保障國慶70周年慶祝活動圓滿成功，加強觀禮舒適度預報的準確性，北京市氣象探測中心于2019-09-24T06：00開展天氣現象、云量、云高、柏油路面、塑料椅面、頭發、百葉箱外氣溫、百葉箱內氣溫和太陽輻射的觀測，模擬天安門慶祝活動現場的環境，并與百葉箱空氣溫度進行對比分析，為重大活動期間專項預報提供數據支撐，同時，對大型賽事活動現場觀測要素自定義配置及要素相關性組合的實現方法進行了初步探索。

1 觀測方法

1.1 觀測項目

截至2019-09-30共觀測6種溫度，5種太陽輻射。其中，6種溫度分別為模擬柏油路面溫度、模擬塑料椅面溫度、頭發1(真發碎發)溫度、百葉箱外氣溫(距地面1.5 m高度處)、百葉箱內氣溫和28日15：30后新增頭發2(真發發套)溫度；5種太陽輻射分別為總輻射輻照度、凈全輻射輻照度、直接輻射輻照度、散射輻射輻照度和反射輻射輻照度[1，2]。

1.2 實現方法

采用鉑電阻溫度傳感器對多種觀測項目進行自動測量，具體實現方法為：將傳感器分別置于柏油路面、塑料椅面、頭發表面及露天距地面1.5 m高度處。

1.3 數據采集與傳輸

以每日06：00為日界，探測中心值班員于每小時00 min、30 min對觀測結果進行記錄和整理，同時，每5 min向氣象臺自動傳輸1組數據，每日08：00前上報前1日《多種溫度對比觀測情況分析日報》及《溫度對比觀測記錄表》。

2 觀測結果統計分析

2019-09-24-2019-09-30，天氣實況24-28日以晴為主，無云或少量高云，29、30兩日以多云為主，27-30日出現短時霾天氣。對24-30日多種溫度觀測數據進行統計分析。

2.1 溫度最高值分析

2.1.1 變化趨勢分析

2019-09-24-2019-09-30，多種溫度的日變化趨勢較一致，表現為日出(近幾日日出時間05：58-06：05)后1 h開始增溫明顯，正午前后達到日最高值，至日落時分降溫，日落時刻(近幾日日落時間17：54-18：01)是一個明顯的轉折點，之后降溫平緩。以30日數據為例，各項溫度變化曲線如圖1所示。

圖1 2019-09-30多種溫度曲線

2.1.2 最高值統計分析

統計各項溫度當日最高值變化可以得出：

1)塑料椅面溫度日最高值出現在9月26日且穩定保持在46 ℃以上，最高可達51.9 ℃；

2)柏油路面溫度日最高值在26日后低于塑料椅面溫度日最高值，分析原因為受霾天氣影響；

3)頭發溫度中，人造假發溫度日最高值高于真發碎發與真發頭套的日最高值，最高值可達63.1 ℃，真發碎發溫度最高值為49.8 ℃，真發頭套最高值為42.6 ℃；

4)百葉箱內、外氣溫日最高值變化一致性較好。

2.1.3 最高值出現時間統計分析

各項溫度最高值出現時間在11：30-14：30，其中出現在12：30的次數為最多。

2.2 太陽輻射與溫度最高值對應分析

對比最高值出現時段相鄰時刻的太陽輻射，總輻射輻照度、凈全輻射輻照度、直接輻射與散射輻射輻照度之和的日最大值，幾乎與溫度最高值同時出現，或早于溫度最高值30 min。

在9月30日多種溫度曲線上疊加總輻射輻照度變化曲線，如圖2所示。

圖2 2019-09-30多種溫度與總輻射輻照度趨勢對比圖

2.3 溫差統計分析

統計各溫度與百葉箱內氣溫的日最大溫差變化發現頭發(人造假發)與百葉箱內氣溫溫差最大，可達33.9 ℃；塑料椅面與百葉箱內氣溫溫差平均最大且逐日變化穩定保持在19.0～24.6 ℃，百葉箱外氣溫與百葉箱內氣溫溫差最小，溫差最大時為6.7 ℃。

以30日數據為例，塑料椅面與百葉箱內氣溫逐時溫差分布如圖3所示。

圖3 2019-09-30塑料椅面溫度與百葉箱內氣溫差值

2.4 日變化幅度統計分析

統計各項溫度逐日變化幅度最大值，發現變溫幅度最大的是人造假發溫度(24-25日使用)，最大值可達53.4 ℃；其次是塑料椅面溫度、柏油路面溫度、真發碎發溫度和百葉箱外氣溫，日變化幅度最小的是百葉箱內氣溫；日變化幅度大而穩定的是塑料椅面溫度，均保持在33.6 ℃以上。

2.5 材質溫度變化分析

統計發現，塑料椅面溫度升溫、降溫最快，其次是人造假發；溫度在30 ℃以上，高溫持續時間最長的是柏油路面溫度。

3 結束語

文章通過對2019-09-24-2019-09-30在北京國家基本氣象觀測站開展的天氣現象、云量、云高、柏油路面、塑料椅面、頭發(人造假發)和百葉箱外氣溫觀測，并與百葉箱氣溫和太陽輻射進行對比與相關分析，結果表明：

1)各項觀測溫度日最大值均出現在正午前后，常與太陽輻射輻照度同步達到日最大值。日變化最大的觀測項目為人造假發溫度，其次是柏油路面溫度、塑料椅面溫度和百葉箱外氣溫，日變化最小的觀測項目為百葉箱內氣溫；

2)采用人造假發放置地表的觀測方法所得數據的誤差較大，增加真發碎發、真發發套溫度觀測使數據更具代表性；

3)塑料椅面與人造假發升溫降溫較快；溫度較高時，柏油路面溫度較其他觀測表面高溫持續時間長。