順德國家站新舊址氣象要素對比分析

摘 要：為檢驗順德國家站新、舊址常規觀測要素資料的一致性，采用均值差異法、均值標準差、顯著性檢驗等統計方法對2022年順德國家站新、舊址的常規觀測要素資料進行分析。結果表明：新址氣溫和氣壓偏低，風速偏大，降水量偏少，相對濕度與舊址相差不大；氣溫、降水量、相對濕度數據連續性較好，舊址觀測資料可與新址觀測資料合并使用；平均風速連續性受到一定影響，在開展氣候統計、天氣預報、氣象服務時，需要進行訂正。

關鍵詞：氣象要素；氣象服務；顯著性檢驗

中圖分類號：P41 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

順德國家氣象觀測站在2022年底由國家氣象觀測站升級為國家基本氣象站，是全國地面氣象觀測站網的重要組成部分，也是廣東省佛山市三個國家基本站之一，更是佛山全市獲取氣候分析、氣象災害監測、生態氣象觀測、天氣預報預警等氣象資料的重要觀測站。順德國家氣象觀測站原址位于順德大良街道登俊山，受山體環境所限，觀測場不是標準尺寸觀測場，非正南正北朝向，不符合現行規范。加之該氣象觀測站建立在不規則的山體斜坡上，又因山體自身條件限制及周邊高大建（構）筑物遮擋等外部因素的影響，其氣象探測環境評分僅有69.6分[1]。同時，先進氣象探測設備受場地限制未能妥善安裝，提供給公眾的氣象監測產品精度已無法滿足現實要求。

為了確保氣象觀測資料的代表性、準確性、比較性，補齊短板，改善順德區氣象觀測現狀，加快推進順德區氣象事業高質量發展，提高順德區氣象災害防御能力，提高氣象預報準確率，增強氣象公共服務能力，為順德區高質量發展提供氣象服務保障，已成為順德區政府和廣東省氣象局的共識。2021年，順德國家站新址的建設完成，新址位于順德區大良紅崗大富山山頂，海拔55.3 m，新址的探測環境評分為98.5分。國家站的順利撤換有利于增強佛山市順德區氣象預警預報、防災減災能力，保障人民的生命財產安全，提高人民的生活水平和生活質量，促進社會經濟的可持續發展。氣象觀測站新、舊站址變化，氣象數據的連續性會受到一定影響，進而影響氣候統計、天氣預報、氣象服務等方面的準確性。因此，對順德國家站新舊址氣象要素進行對比分析，具有重要的現實意義。

1 新、舊站氣象要素資料對比分析

1.1 氣溫

對比順德國家氣象觀測站新址、舊站2022年氣溫發現（表1），新址的平均氣溫、最低氣溫和最高氣溫均低于舊址。7—10月的平均氣溫相差最大，其中，平均氣溫相差最大的月份是7月，氣溫相差0.9 ℃，其次是9月；4—10月的最高氣溫相差最大，其中，最高氣溫相差最大的月份是9月，氣溫相差1.2 ℃，其次是7月；9月的最低氣溫相差較為明顯，氣溫相差0.9 ℃。

總體來看，平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫平均以 7—10月相差較大；最高氣溫和最低氣溫年相差幅度相對最大，均為-0.8 ℃。

順德國家站新、舊址氣溫差值較大的原因如下：

（1）氣溫隨海拔升高而降低。新址海拔為55.3 m，而舊址海拔僅為21.4 m，新站海拔高于舊站33.9 m，溫度降低幅度受海拔的影響較大。

（2）下墊面性質不同[2-5]。新址觀測場位于山頂，周圍多被植被覆蓋，綠地具有輻射冷卻降溫的作用；舊址位于城市中央，周圍下墊面多為水泥，熱容量和導熱率較大，地處城區的舊址下墊面儲熱量顯著高于地處山頂的新址，白天城區儲熱量多，夜晚地面降溫比郊區慢，通過地—氣熱交換，城區氣溫仍比郊區高，導致新、舊址氣溫的偏差。

（3）受觀測站周邊探測環境的影響。舊址位于大良的商業街，為人口稠密區，其周邊城市建筑密集，商業活動較多、交通運輸發達，而新址位于大富山山頂，遠離居民生活區，再加上觀測場地勢較高、四周開闊，因而新址的氣溫比舊址低[6-9]。

通過對比分析平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫的差值標準差發現，月和年的差值標準差均偏差不大，其中，平均氣溫的年差值標準差最小，僅為0.09 ℃，最高氣溫的差值標準差為0.3～0.5 ℃，最低氣溫的差值標準差為0.2～0.6 ℃，偏差幅度不大。通過對比分析可知，新站和舊站的氣溫觀測值具有一致性。

1.2 氣壓分析

通過順德國家站新、舊址各氣象要素差值和差值標準差（表2）發現，2022年1—12月新、舊址月平均氣壓對比差值為3.8～4.2 hPa，年平均差值為-4.0 hPa，其中，1、2、12月差值較大，7、8、9月差值相對較小。

結果分析：在近地面層，氣壓隨海拔變化，本站氣壓隨海拔的升高而降低。根據拉普拉斯氣壓高度差簡化訂正公式AP=-AH/8計算，新站的海拔為55.3 m，

而舊站的海拔為21.4 m，新、舊址氣壓表的海拔差為33.9 m，得出AP=-4.25 hPa，與實測對比差值較為接近。因此，本站氣壓產生差異的主要原因是遷站后海拔升高導致氣壓降低。

1.3 分鐘風速

通過表2可以看出，新址2 min平均風速在1—12月均大于舊址的，在2、10、11、12月的風速差值幅度較大，差值幅度均超過1 m/s，其他月份的月均值差異幅度也均超過0.8 m/s，年均值差異為1.0 m/s。因此，新址２ min平均風速觀測資料與舊址具有一定的差異性。

原因分析：海拔不同、周圍的障礙物不同是影響地面觀測風速的主要原因。在一定范圍內，風速隨海拔升高而增大。新址海拔為55.3 m，而且地處在大富山頂最高處，周圍無任何遮擋物，并且地勢開闊。而舊站周圍建筑密集，觀測站建在山體斜坡上，觀測站自身及周邊建筑物都在一定程度上阻擋了氣流，并在其背風面形成湍流，造成新舊址風速發生明顯變化。

1.4 相對濕度

通過表2可以發現，3、5、6月新址的相對濕度小于舊址，但濕度差值很小，最大相差僅為0.9%，其他9個月觀測站新址相對濕度均大于舊址，其中，9月差值最大，而年平均差值僅為1.1%。新、舊址的差異偏離平均狀況不明顯。

總體來看，新、舊址相對濕度觀測值具有一致性。相對濕度存在差異的原因：新址周邊綠化覆蓋率較高，且新址海拔高，氣溫普遍低于舊址；在絕對濕度相同時，溫度低，則相對濕度大。

1.5 降水量

由表2可知，新址在夏季（5—8月）的降水量明顯少于舊址，8月降水量最大相差58.6 mm；2—3月的降水量也比舊址要少，新址2月降水量少于舊址降水量35 mm；在降水量比較少的月份（1、10、12月），新、舊址月降水量基本持平；降水量比較多的月份（5、6、7、8月），新址的降水量明顯要比舊址少。新址比舊址年累計降水量減少了12%左右。

原因分析：降水差異原因可能為下墊面不同，且夏季降水局地性比較明顯。

2 顯著性檢驗

選取順德國家站舊址2013—2022年平均氣溫、平均相對濕度、平均風速、降水量月值序列，對新址平行觀測期對應各要素的月值進行顯著性檢驗，結果如表3所示。

通過查閱得到閾值ta=0.05＝2.086，ta=0.01＝2.845[10-11]。

表3統計結果顯示，新址平均氣溫、平均相對濕度、降水量月值t檢驗結果均小于α=0.05和α＝0.01閾值標準，這說明新址的平均氣溫、平均相對濕度、降水量月值與舊址差異均不顯著，可與舊址觀測資料合并使用。平均風速除了5月，其他11個月t檢驗結果均大于ta=0.01＝2.845，有極顯著差異，平均風速差異明顯。

3 結論

（1）通過均值差異法、均值標準差對比分析2022年順德國家站新、舊址的氣象資料，得到新、舊址各氣象要素產生差異主要是受海拔、下墊面性質、周圍環境等方面影響。舊址探測站位于城市中心，環境遭到嚴重破壞，遷站能使地面觀測數據更準確更具有代表性。新站的每月平均氣溫均比舊站平均氣溫低0.6 ℃左右，新站的每月氣壓均比舊站低，平均低4 hPa左右，新站的2 min平均風速均大于舊站，每月的2 min平均風速相差1 m/s左右，新址的降水量明顯要比舊址要少，年累計降水量減少了12%左右，相對濕度的差異不大。

（2）通過均值差異性顯著性實驗分析發現，新站在氣溫、降水量、相對濕度方面與舊站差值不大，顯著性差異性不顯著，數據連續性較好。但是，新、舊站的平均風速顯著性差異明顯，數據的連續性受到一定影響，新址數據偏高，在開展氣候統計、天氣預報、氣象服務時，需要進行訂正。此外，新站氣壓偏低，可以利用氣壓隨海拔變化的規律訂正新址數據，以減少遷站后觀測場海拔變化對氣壓連續性觀測的影響。

參考文獻

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收稿日期：2024-10-16

基金項目：佛山市氣象局科學技術研究項目（202208）。

作者簡介：戴春容（1987—），女，江西上饒人，工程師，研究方向為氣象服務。