铜陵站迁址气象要素差异对比及影响因素分析

摘要 为了解铜陵气象站迁址前后气象要素差异，以铜陵县城关镇北郊箬笠山站（旧站）1996—2007年气象要素月、年平均值为参考，对比分析旧站（2008—2011年）与新站（2012—2015年）的气温、风向风速、相对湿度、降水量等与农业密切相关的气象要素差异。结果表明：旧站气温呈逐年上升趋势，新站年平均气温比旧站（2008—2011年）低0.2～0.4 ℃；新站相对湿度较旧站高7个百分点；新旧站主导风向在NE到ENE之间，新站风速大于旧站（2008—2011年）风速；新旧站月平均降水量分布不均，年平均降水量差别不大，呈“单峰型”分布特征。造成新旧站气象要素差异原因主要与探测环境、海拔高度、下垫面性质等因素有关。

关键词 台站迁移；气象要素；影响因素；安徽铜陵

中图分类号 P412.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）08-0216-03

2007年以来，随着城市化的发展，铜陵县城关镇北郊箬笠山站（旧站）气象观测环境遭到破坏，部分气象观测数据已不具有代表性、准确性和比较性[1-3]。2011年12月底观测站迁至郊外农村（西湖新区）。为了解新、旧观测站因地理位置、周围环境不同而形成气象观测数据差异，选取迁站前后20年的气温、风向风速、相对湿度、降水量等与农业密切相关气象要素进行对比分析，查找影响因素，为气象资料在农业生产、灾情分析评估等方面提供参考。

1 新旧测站参数及周边环境对比

铜陵市新旧气象观测站参数情况见表1。从表1可以看出新旧站直线距离相距6 620.5 m，观测场海拔高度相差26.5 m。

图1为新旧测站的地坪圈遮蔽图和人为障碍物仰角对比图。由图1（A）可见，旧站被高大的人为障碍物近距离包围，特别是其西北方向被人为障碍物遮挡，仰角达23.0°，探测环境已不符合规范要求。由图1（B）可见，新测站在郊外农村，远离城市，四周空旷，最大仰角5.5°，探测环境符合标准[4-5]。

2 新、旧站气象要素差异对比分析

选取旧站1996—2007年（以下简称“旧站前”）、旧站2008—2011年（以下简称“旧站后”）和新站2012—2015年（以下简称“新站”）的各月平均气温（含最高、最低气温）、相对湿度、风向风速、降水量等气象要素，运用差值统计方法，分析、查找两站气象观测数据的差异和原因[6-8]。

2.1 气温差异分析

气温是代表空气冷热程度的物理量，它的变化能够反映局地环境的改变。迁站前后3段时间气温差异计算结果见表2，其中T1、T2、T3分别为旧站前、旧站后和新站月平均气温，TG1、TG2、TG3、TD1、TD2、TD3为同时段的月平均最高、最低气温。由表2可知，新旧站气温通过海拔高度差值（26.5 m）订正（新站全年平均气温按照近地面层的平均递减率0.006 5 ℃/m计算，减去0.16 ℃）后，年平均及最高、最低气温比迁站前4年偏低0.2～0.4 ℃，但年平均、最低气温比旧站前偏高0.1 ℃，年平均最高气温比旧站前偏低0.2 ℃。造成差异的原因是迁站前4年探测环境遭到破坏，受到周围人为障碍物影响，空气流通情况及地面散热相对较差，城区人口较为密集，居民生产生活交通运输等排放热量日渐增多，城市“热岛效应”日渐增强，气温上升明显。总体来看，气温呈逐年上升趋势，而新站在郊外农村，远离城市，不受“城市热岛效应”影响，四周空旷，空气流通性好，气温更具真实性。

此外，季节按天文学划分，即3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至来年2月为冬季。从表2看出，冬、春季节气温差值较大，夏、秋季节气温差值较小，说明在夏秋季节铜陵气温稳定性较好。

2.2 风向风速差异分析

2.2.1 风向年分布差异对比。图2～4风向统计分析结果表明，新旧站主导风向均在NE到ENE之间。旧站前（图2）年最多风向为NE，出现频率20%，次多风向为WSW，出现频率为12%，排在第三的是ENE，出现频率为11.4%；旧站后（图3）最多风向为ENE，出现频率22.1%，次多风向为NE，出现频率为15.8%，排在第三的是WSW，出现频率为14.4%；新站（图4）年最多风向为ENE，出现频率13.9%，次

多风向为NE，出现频率为12%，排在第三的是NNE出现频率为9.7%。新站除最多风向和WSW风向频率较旧站减少外，其他各方向风向频率均有不同程度增加，原因是新站四周空旷，不受人为因素影响，反映了大气运动的实际情况。结合新旧站观测数据统计表明，铜陵地区秋冬季盛行东北偏东风，春夏季盛行西南偏西风，且风向均有明显的季节性变化，风向季风气候特点明显。

2.2.2 风速月变化差异分析。迁站前后3段时间风速月变化情况统计结果见图5，其中F1、F2、F3分别为旧站前、旧站后和新站的月平均风速。从图5可以看出，1-4月新站风速均大于旧站（F3>F1>F2）；5—12月旧站前风速最大（F1>F3>F2）；新站与旧站前风速差值（F3-F1）介于-1.2～0.4 m/s之间，平均差值为-0.4 m/s，新站与旧站后风速差值（F3-F2）介于0.1～0.5 m/s之间，平均差值为0.3 m/s。旧站后与旧站前风速差值（F2-F1）介于-1.5～0.0 m/s之间，平均差值为-0.7 m/s。数据分析表明，旧站后观测场周围高大建筑物增多，不仅阻挡了气流，而且在其背风面形成的湍流也削弱风速，年平均风速降低明显；旧站海拔高于新站26.5 m，旧站前年平均风速大于新站符合风速随高度递增原理；新站地处农村，受周围人为障碍物影响较小，四周空旷，气流畅通无阻，风速贴近自然气候的风速，更具真实性。

2.3 相对湿度差异分析

相对湿度是空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比，而饱和水汽压与气温成正相关。气温升高，饱和水汽压增大，当实际水汽压不变时，则相对湿度减小；反之气温降低，相对湿度增大。迁站前后3段时间的月平均相对湿度统计分析结果见图6，其中U1、U2、U3分别为旧站前、旧站后和新站的月平均相对湿度。图6分析结果表明，新旧站相对湿度在春秋冬季差异大，在夏季差异小；新站年平均相对湿度（U3）分别比旧站前（U1）和旧站后（U2）偏大2%和7%（U3>U1>U2）；旧站后城市热岛效应日渐增强，气温逐年上升，湿度（U2）减小，低于旧站前；新站的相对湿度最大。原因在于新站远离城区，受城市热岛效应影响小，且距观测场100 m以外东、西、北边有人工湖（西湖）。

2.4 降水量月分布情况

迁站前后3段时间月平均降水量分布状况见图7，其中R1、R 2、R3分别为：旧站前、旧站后和新站的月平均降水量。图7分析表明，新站（R3）在春季月平均降水量比旧站后（R2）偏多，与旧站前差值不大；新旧站在汛期（4—9月）各月降水差值相对较大，非汛期（10月至次年3月）各月降水差值较小；旧站前年平均降水量相对偏少，新站与旧站后基本持平。新旧站各月降水量年内分布极为不均，呈现单峰型特点；年总降水量主要集中在夏季，秋冬季降水最小，旧站前与旧站后月平均最大降水量均出现在6月，新站则出现在7月。

3 结语

旧站受探测环境破坏、城市热岛效应逐年加重因素影响，气温呈逐年上升趋势；考虑海拔高度差因素后，新站年平均气温比旧站偏低0.2～0.4 ℃；新站相对湿度大于旧站7个百分点。

新旧站主导风向未发生改变，均以NE到ENE为主导风向；新站除最多风向ENE和WSW频率较旧站减少外，其余各个方位的风向频率均有所增加，新站风向更能反映大气的运动状况；新站年平均风速比旧站偏大0.3 m/s。

新旧站年平均降水量基本持平，年总降水量主要集中在夏季，秋冬季降水较小，总体分布呈现“单峰型”特点。新旧站在汛期各月降水量差值相对较大，非汛期各月降水量差值较小。

综上所述，铜陵站迁址前后与农业密切相关的气象要素存在一定差异，主要与探测环境遭到破坏、周围环境、站点海拔高度及城市热岛效应有关，在应用两站气象资料指导农业科学生产、灾害分析评估等方面应结合气象要素差异情况综合研判。

4 参考文献

[1] 韩兆洲，王斌会.《统计学原理》学习指导及 Excel 数据统计分析[M].2版.广州：暨南大学出版社，2011.

[2] 宋超辉，刘小宁，李集明.气温序列非均一性检验方法的研究[J].应用气象学报，1995，6（3）：289-296.

[3] 汪永盛，王家助，高洁.台站迁移气象要素对比观测浅议[J].浙江气象，2003（2）：43-46.

[4] 周昊楠，王秋香，华烨.乌鲁木齐逐月气温资料均一性检验和订正[J].沙漠与绿洲气象，2012，6（1）：27-30.

[5] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[6] 吴必文，温华洋，惠军.基于Γ分布的气压序列非均一性检验方法初探[J].应用气象学报，2008，19（4）：496-501.

[7] 符永兴，李会玲.巧用Excel设计自动站风向角度转换器[J].气象科研与应用，2008（4）：9.

[8] 吴华斌，张德苏，陈若荐.阳江新旧站气象观测资料对比分析[J].广东气象，2008，30（增刊Ⅱ）：6-8.

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