王晶星，劉 煜，宋騰飛，李忠木，張雪飛，李小波

（1.中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)，昆明 650203；2.大理大學(xué)，云南大理 671003）

大理市地處橫斷山脈南端，是孟加拉灣西南季風(fēng)帶的迎風(fēng)區(qū)，屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候類型。具有如下氣候特點(diǎn)：寒暑適中，氣候溫和，氣溫年較差小，日較差大。壩區(qū)屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15.1℃，最熱月平均氣溫20.1℃，最冷月平均氣溫8.7℃，氣溫年較差平均為11.4℃，日較差達(dá)11.6～13.1℃。

光照充足，光照資源量多質(zhì)好。多年平均日照時(shí)數(shù)2 276.6 h。由于地形和季節(jié)變化影響，市內(nèi)日照分配不均，洱海周圍的下關(guān)、海東、挖色、大理日照較多，鳳儀南部和太邑山區(qū)日照較少。冬春季節(jié)天氣晴朗，日照時(shí)數(shù)較多，夏秋季節(jié)陰雨天多，日照時(shí)數(shù)較少。

挖色鎮(zhèn)位于大理洱海東岸，北臨雙廊鎮(zhèn)，南連海東鎮(zhèn)，東靠賓川雞足山，屬半山區(qū)，海拔1 980.6 m，屬中低山、半干旱氣候區(qū)，年平均氣溫13.6℃，年降雨量910 mm，冬春兩季天氣晴朗，日照時(shí)數(shù)較多，夏秋兩季正值雨季，日照時(shí)數(shù)相對(duì)較少〔1-2〕。

1 鳳尾箐地形特點(diǎn)介紹

鳳尾箐位于洱海東岸挖色鎮(zhèn)大城村委會(huì)10組，距挖色鎮(zhèn)約25 km，海拔位于2 600～2 700 m。鳳尾箐總的地勢(shì)東北偏高、西南偏低。松樹植被覆蓋密度比較高。氣象站位于東經(jīng)100.30°，北緯25.90°，地勢(shì)平坦且無(wú)遮擋。圖1給出了氣象站所處位置的衛(wèi)星圖信息。

2 挖色地區(qū)氣象參數(shù)詳細(xì)分析

依據(jù)天文臺(tái)址建站需求，我們于2016年8月完成了大理鳳尾箐氣象站的建設(shè)與運(yùn)行。截至2017年9月已采集超過一年的氣象資料（包含風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、大氣壓、降雨量等六要素）。本文結(jié)合這批資料對(duì)該址點(diǎn)的相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及溫度等4個(gè)參量進(jìn)行初步詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析〔3-5〕。下文中，我們對(duì)每天24 h資料根據(jù)晨（dawn）、昏（dusk）、白天（day）、夜晚（night）分別研究，以滿足不同時(shí)區(qū)天文觀測(cè)的需要。

圖1 氣象站衛(wèi)星圖

2.1 相對(duì)濕度 數(shù)據(jù)顯示，年均相對(duì)濕度為74.87%。圖2是平均濕度隨月變化的直方圖，圖3是4個(gè)時(shí)段平均濕度隨月變化曲線。月平均濕度在夏秋兩季（5月～10月）較高，約為75%，而在冬春兩季（11月～次年4月）相對(duì)較低，約為70%。月平均濕度最大接近90%，最小為55%。從圖3可以看出，黃昏和白天的平均濕度比清晨和晚上的平均濕度要低。夏季（7～9三個(gè)月）的整體平均濕度較高，均值接近85%。

圖2 平均濕度隨月變化直方圖

2.2 風(fēng)速和風(fēng)向 風(fēng)速和風(fēng)向是天文觀測(cè)選址必須考慮的一個(gè)氣象因素。穩(wěn)定的風(fēng)速和風(fēng)向是產(chǎn)生良好大氣視寧度的條件之一〔6〕。利用氣象站監(jiān)測(cè)資料對(duì)該址點(diǎn)4個(gè)時(shí)段的風(fēng)速和月平均風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖4為平均風(fēng)速隨月變化直方圖，圖5為4個(gè)時(shí)段平均風(fēng)速隨月變化曲線?？傮w上講，該址點(diǎn)各個(gè)季節(jié)風(fēng)速都很小。

在旱季，月平均風(fēng)速較大，為1.8 m∕s，而在濕季月平均風(fēng)速則較小，為1.2 m∕s。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該址點(diǎn)最大風(fēng)速為2.4 m∕s，而最小風(fēng)速為0.0 m∕s，年平均風(fēng)速為1.4 m∕s。該址點(diǎn)各個(gè)季節(jié)的風(fēng)速都是處于非常低的水平。高海拔天文址點(diǎn)的平均風(fēng)速通常在6 m∕s以上〔7-10〕。該址點(diǎn)白天的平均風(fēng)速為 1.55 m∕s，全年風(fēng)速平均值為1.47 m∕s。在旱季，黃昏和白天的平均風(fēng)速比清晨和晚上的平均風(fēng)速要低；而在濕季，黃昏和白天的平均風(fēng)速比清晨和晚上的平均風(fēng)速要高。

圖6為風(fēng)速、風(fēng)向及頻率玫瑰圖。圖中用E、W、S、N分別表示東、西、南和北4個(gè)方位。從圖中可以看出，該址點(diǎn)主要盛行東北風(fēng)和西南風(fēng)，具有東北風(fēng)風(fēng)速快、頻率高的特點(diǎn)。由于年平均風(fēng)速為1.47 m∕s，年最大風(fēng)速僅為1.55 m∕s，這樣的風(fēng)速在氣象學(xué)上被稱為和風(fēng)。顧名思義，這樣的風(fēng)速是較弱的。出現(xiàn)的西南風(fēng)風(fēng)速相對(duì)較小，且頻率也較低。

圖4 平均風(fēng)速隨月變化直方圖

綜上所述，鳳尾箐全年風(fēng)速都不大，且風(fēng)向基本為穩(wěn)定的東北風(fēng)。需要進(jìn)一步對(duì)該址點(diǎn)進(jìn)行大氣視寧度因子的測(cè)量。

圖6 風(fēng)速、風(fēng)向及頻率玫瑰圖

2.3 氣溫 天文觀測(cè)設(shè)備中關(guān)鍵部件極容易受到環(huán)境溫度的影響。因此，全面掌握候選址點(diǎn)的溫度及變化規(guī)律具有重要的意義。圖7是對(duì)大理鳳尾箐積累一年多的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析?？煽闯觯撝伏c(diǎn)溫度變化具有較強(qiáng)的周期性簡(jiǎn)諧振蕩變化規(guī)律。該址點(diǎn)晝夜溫差變化比較平均，在20℃左右。

年平均氣溫13.6℃。最高溫度28.9℃，出現(xiàn)在6月，

而最低溫度-0.7℃，出現(xiàn)在1月。

圖5 4個(gè)時(shí)段平均風(fēng)速隨月變化曲線

圖7 每月最高最低溫度變化曲線

3 討論

基于對(duì)大理鳳尾箐一年多的定點(diǎn)氣象資料統(tǒng)計(jì)分析，該址點(diǎn)的月平均濕度和月平均溫度均具有非常強(qiáng)的周期性變化，可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)氐奶鞖庾兓闆r，從而對(duì)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)目標(biāo)給出準(zhǔn)確的分配，提高望遠(yuǎn)鏡的利用率。該址點(diǎn)旱季（11月～次年4月），月平均濕度和月平均溫度相對(duì)較低，且風(fēng)速都不大。且晝夜盛行風(fēng)向基本上是東北風(fēng)，可能產(chǎn)生較好的視寧度，利于天文觀測(cè)。該址點(diǎn)雨季（6月～9月），月平均相對(duì)濕度、月平均溫度較高，平均風(fēng)速低，平均日照小時(shí)數(shù)通常較少。當(dāng)然，也不排除期間會(huì)有較好的短時(shí)段內(nèi)適合觀測(cè)的天氣出現(xiàn)，如2017年6月出現(xiàn)相對(duì)濕度突然降低的情況。因?yàn)橐荒甑馁Y料只能說(shuō)明一定的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)，對(duì)于大理地區(qū)天文氣候的大尺度判斷還需要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)積累〔11〕。

由于鳳尾箐周邊夜天光和工業(yè)污染較少，同時(shí)結(jié)合氣象資料分析，我們認(rèn)為大理挖色的氣候條件比較適合作為大理大學(xué)教學(xué)與科研并重的一個(gè)天文臺(tái)站候選地點(diǎn)，冬季可觀測(cè)條件好可以進(jìn)行米級(jí)望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究，夏季可以開展科普教學(xué)演示。為了更準(zhǔn)確地了解該址點(diǎn)的特點(diǎn)，除了保持長(zhǎng)期氣象監(jiān)測(cè)，近期還需要采用更多設(shè)備儀器對(duì)該址點(diǎn)進(jìn)行深入測(cè)量監(jiān)測(cè)，如：大氣視寧度，顯示大氣平靜度的指標(biāo)，它關(guān)系到光學(xué)望遠(yuǎn)鏡成像的好壞；夜天光，關(guān)系到光學(xué)望遠(yuǎn)鏡能觀測(cè)到的極限星等；大氣積分水汽含量，是衡量紅外與亞毫米波望遠(yuǎn)鏡的重要指標(biāo)。全面考察該址點(diǎn)是否符合建造大型望遠(yuǎn)鏡的指標(biāo)要求，為今后大型望遠(yuǎn)鏡的建造打下堅(jiān)實(shí)的前期基礎(chǔ)。

〔1〕楊應(yīng)明，趙斌.大理市挖色鎮(zhèn)大蒜高產(chǎn)栽培技術(shù)〔J〕.云南農(nóng)業(yè)科技，2014（4）：23-24.

〔2〕吳學(xué)潮，王越，周澤勝.大理州沙址、挖色的板栗資源考察〔J〕.云南林業(yè)科技，1990（2）：49-51.

〔3〕王楊剛，趙文吉，宮輝力.自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)預(yù)處理研究〔J〕.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，27（2）：81-84.

〔4〕劉峰，劉娟，李萍，等.基于MATLAB實(shí)現(xiàn)3種氣象數(shù)據(jù)的讀取和繪圖〔J〕.廣東氣象，2007，29（4）：45-47.

〔5〕中央氣象局.全國(guó)地面基本氣候資料統(tǒng)計(jì)方法〔M〕.北京：氣象出版社，1979.

〔6〕段輯，劉煜，申遠(yuǎn)燈，等.昭通大山包天文氣象條件統(tǒng)計(jì)分析〔J〕.天文研究與技術(shù)，2012，9（2）：184-201.

〔7〕吳寧，劉煜，趙明宇.天文選址中的地理信息處理〔J〕.天文學(xué)進(jìn)展，2015，56（1）：77-88.

〔8〕吳寧，劉煜，趙紅梅.川西無(wú)名山天文址點(diǎn)GIS分析研究〔J〕.天文學(xué)進(jìn)展，2016，57（4）：729-745.

〔9〕云南天文臺(tái)恒星物理研究室.滇西賓川選址（I）：觀測(cè)結(jié)果與初步分析〔J〕.天文學(xué)報(bào)，1981，22（2）：195.

〔10〕云南天文臺(tái)選址組.麗江高美古的天文觀測(cè)條件〔J〕.天文學(xué)報(bào)，1999，40（3）：319-325.

〔11〕李小波，劉煜，宋騰飛，等.川西無(wú)名山天文址點(diǎn)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)行介紹〔J〕.云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，39（S2）：180-186.