柳江國家氣象觀測站遷站對比觀測數據分析

覃艷秋，趙龍捷，覃嘉嘉

（柳州市柳江區氣象局，廣西 柳州 545100）

地面氣象觀測數據的準確性、代表性、可比較性能反映觀測站點周圍一定范圍內的平均氣象狀況，是氣象數值模式預報的基礎。許多學者分析了觀測站址遷移前后對氣候統計、氣象預報的影響。本文利用柳江國家氣象觀測站2018 年1 年的對比觀測數據，對氣壓、氣溫、相對濕度、風等氣象要素值進行對比，分析新舊址氣象要素的差異性。

1 新舊址探測環境概況

由表1 所示，柳江國家氣象觀測站舊址地理位置為109°20·N，24°15·E，海拔高度為100.9 m。隨著城鎮化的發展，柳江國家站的舊址逐漸由城鎮邊緣變成城鎮區，周圍高樓林立，城市主道路距離觀測場僅為10 m，2016 年探測環境評估得分為71.2分，2017 年降為69.9 分，探測環境條件變差。為保證氣象觀測資料的準確性、代表性和可比較性要求，2017 年新建觀測場，地理位置為109°17·N，24°13·E，海拔高度為133.7 m。新址與舊址的直線距離為5.5 km，海拔高度差為32.8 m，新址觀測場四周視野開闊，下墊面為自然植被覆蓋，探測環境評估得分96.6 分，于2018 年1 月1 日開始進行為期一年的對比觀測，舊址為對比觀測站。

表1 柳江國家氣象觀測站新舊址比較

2 氣象要素對比分析

利用2018 年1 月—12 月新址、舊址同期氣壓、氣溫、相對濕度、風和降水，統計各月新舊址要素的差值，分析柳江站遷站前后觀測資料的差異，具體見表2。

表2 柳江國家氣象觀測站新、舊址2018年各氣象要素分析表

2.1 氣壓

由圖1 所示，新址各月月平均本站氣壓明顯低于舊址，年度變化趨勢基本相同，冬春季節差值較大，夏秋季節差值較小，1月份差值最大，為-3.9 hPa，年平均本站氣壓差值為-3.7 hPa，主要原因是氣壓隨海拔高度的增高而降低。根據拉普拉斯簡化訂正公式Δp=-?h∕8[1]，新址與舊址氣壓傳感器感應部分海拔高度差?h為32.8 m，由此可計算出氣壓差為4.1 hPa?？梢姡a生氣壓差異的主要原因是由海拔高度差造成的。

圖1 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址月本站氣壓數據對比（單位：hPa）

2.2 氣溫

通過對比，可以看出2018 年1—12 月新址各月平均氣溫均比舊址低，新址年平均氣溫比舊址低0.4 ℃。從溫差分析，6—10 月兩站平均氣溫相差較大，大于0.6 ℃，其余月份相差較小（見圖2）。說明，氣溫越高時，新、舊址氣溫差值越大，氣溫越低時，差值越小。夏半年（4—9 月）的平均氣溫差值為0.6 ℃，冬半年（10月至次年3月）的平均氣溫差值為0.3 ℃，根據氣溫遞減率計算公式γ=Δt∕Δz× 100，可得新、舊址夏半年氣溫遞減率為1.8 ℃∕100 m，冬半年的氣溫遞減率為0.9 ℃∕100 m，由此可知，夏半年的平均溫差明顯大于冬半年的平均溫差。

圖2 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址月平均氣溫數據對比（單位：℃）

導致新、舊址氣溫差異的主要原因是兩站海拔高度的差異，氣溫隨海拔高度的增加而降低。而根據近地面層的氣溫隨海拔高度的遞減率0.65 ℃∕100 m來看，與所統計的實測差值遞減率有差異，說明還有其他原因引起新址氣溫較舊址低。分析認為是地形、下墊面的差異導致。新址觀測站位于坡頂，四周為綠色植被，地面輻射弱，障礙物遮擋少，空曠因為空氣流通好，所以新址全年平均氣溫低一些。而舊址位于平地，四周已高樓林立，且有一條距離觀測站圍欄僅為15 m 的縣級公路，地面輻射較大，同時城市人類活動頻繁，城熱島效應導致舊址全年平均氣溫高一些。

2.3 相對濕度

由圖3所示，全年舊址的相對濕度高于新址，年平均相對濕度高2.6%。分析其主要原因可能有，一是海拔高度的不同造成的溫度差異從而導致相對濕度受影響，二是下墊面的不同導致的相對濕度的差異。

圖3 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址平均相對濕度數據對比（單位：%）

2.4 平均最高氣溫和平均最低氣溫

根據表1，新址的平均最高氣溫比舊址低0.5 ℃，平均最低氣溫比舊址低0.4 ℃。平均最低氣溫冬季差值較小，夏季差值較大，最大的為8 月，達0.8 ℃。平均最高氣溫全年差異趨勢基本相同，差異最小的為1月份，差異最大的為7—8月，達0.7 ℃。

2.5 風向風速

由圖4所示，新址年最多風向為N，其次為NNW和S，各方向風向頻率均大于0，頻率最小的為偏東風，舊址年最多風向為NNW，其次為SSW 和NW，風向頻率主要集中在偏西風，而偏東風頻率為0。新址的年平均風速比舊址高0.4 m∕s。導致風速差異的主要原因，一是海拔高度的差異，二是周圍障礙物對風速的影響。在一定范圍內，海拔越高，風速越大，新址比舊址海拔高度高32.8 m，且位于坡頂，四周空曠，空氣流通性好，因而風速高于舊址，而舊址四周建筑物多，阻擋了空氣的正常流動，因而平均風速較小[2]。

圖4 2018年平均風向、風速玫瑰圖（左：新址，右：舊址）

2.6 降水

采用差值統計方法，將新址的月降水量減去舊址月降水量得到1—12月各月降水量的差值。根據表1 和圖5，2—6 月，10—12 月新址與舊址的月降水量比較一致，而7—8月新址的月降水量多于舊址，1月和9 月新址的月降水量少于舊址，且9 月明顯偏少，相差100.6 mm。月平均差值為-4.9 mm，年差值為-58.9，新址年總降水量比舊址偏少4%。

圖5 2018年柳江國家氣象觀測站新、舊址月降水量數據對比（單位：mm）

分析其原因，主要是兩站址距離約5 km，空間位置不一樣，大氣狀態有差別，造成降水時間和降水量的差異。其次降水量的差異還與局地性中小尺度天氣系統有關。

3 小結

通過對柳江國家氣象觀測站新址與舊址2018年對比觀測數據分析，發現氣壓、氣溫、相對濕度、平均最低氣溫和平均最高氣溫，新址均比舊址低，而平均風速和平均相對濕度，則是新址比舊址大，7—9 月兩站的月降水量存在較大差異。海拔高度、下墊面的不同、周圍環境的差異，是造成新址、舊址各氣象要素產生差異的主要原因。受城鎮化發展的影響，遷站能使地面觀測站滿足探測環境評估的要求，使地面觀測資料更具有代表性，但同時由于遷站導致的地理環境改變，數據連續性受到影響，尤其是夏半年新址的平均氣溫比舊址低0.6 ℃左右，在氣候統計、天氣預報和氣象服務時，應考慮城區和郊區的差異性，對氣溫進行必要的訂正，特別是在夏季高溫季節，發布高溫預警時，應充分考慮舊址城鎮站的最高氣溫，以達到更好的預警效果。