毛佩柱 毛智政 沈鹿鳴 吳杰

摘?要：氣象臺站是氣象要素觀測的基本單位，氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)是一個地區(qū)氣候資料統(tǒng)計(jì)的主要數(shù)據(jù)來源。氣象觀測是氣象工作的基礎(chǔ)，氣象數(shù)據(jù)是天氣預(yù)報、氣候分析、防災(zāi)減災(zāi)、城市規(guī)劃等氣象服務(wù)和決策提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)和依據(jù)。一個地區(qū)氣象資料的準(zhǔn)確性與連續(xù)性，需要一個長期穩(wěn)定的氣象觀測環(huán)境，在穩(wěn)定觀測環(huán)境條件下獲取的氣象資料，才具有氣候資料的對比性。氣象臺站的遷移，會使氣象臺站的觀測環(huán)境發(fā)生一定的改變，從而造成一些氣象要素的觀測出現(xiàn)差異。通過多秦皇島氣象站遷站10年來的氣候分析和青龍、昌黎站遷站期間的并行觀測分析，發(fā)現(xiàn)觀測環(huán)境改變對氣象要素連續(xù)性的影響。觀測環(huán)境的差異，造成了秦皇島氣象站新址的年平均溫度較原站址下降了1.2℃，年平均相對濕度為67%，遷站后的平均相對濕度增加了8%。青龍站的深層地溫因受環(huán)境環(huán)境影響，出現(xiàn)了明顯的季節(jié)變化差異。氣象站的遷移，應(yīng)該盡量與原站址在海拔高度、周邊環(huán)境近似。差異過大，將使一些氣象要素的觀測值出現(xiàn)明顯的跳變，對氣象資料的連續(xù)產(chǎn)生很大影響。

關(guān)鍵詞：遷站;環(huán)境;氣象要素;連續(xù)性

1 緒論

氣象臺站是氣象要素觀測的基本單位，氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)是一個地區(qū)氣候資料統(tǒng)計(jì)的主要數(shù)據(jù)來源。氣象觀測是氣象工作的基礎(chǔ)，氣象數(shù)據(jù)是為天氣預(yù)報、氣候分析、防災(zāi)減災(zāi)、城市規(guī)劃等氣象服務(wù)和決策提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)和依據(jù)。一個地區(qū)的氣候資料，不僅在氣象學(xué)中對于氣候變化的研究極為重要，同時也對于一個地區(qū)的城市規(guī)劃與發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民的健康等方面具有重大的意義。

一個地區(qū)氣象資料的準(zhǔn)確性與連續(xù)性，需要一個長期穩(wěn)定的氣象觀測環(huán)境，在穩(wěn)定觀測環(huán)境條件下獲取的氣象資料，才具有氣候資料的對比性，才可以用于一個地區(qū)的氣候的研究，否則，不穩(wěn)定的氣象探測環(huán)境下的氣象觀測數(shù)據(jù)，將無法獲得準(zhǔn)確的氣候變化規(guī)律。因此，我國氣象部門極為重視氣象臺站的站址穩(wěn)定和探測環(huán)境的保護(hù)工作。

氣象臺站是從事地面氣象觀測的業(yè)務(wù)部門，根據(jù)地面氣象規(guī)范的規(guī)定，氣象數(shù)據(jù)必須具備代表性、準(zhǔn)確性和比較性。因此每個氣象觀測臺站的位置都是經(jīng)過氣象學(xué)規(guī)定的要求而選定的，避免周邊環(huán)境對觀測場地的影響，其地形、地貌、氣候特征、環(huán)境狀態(tài)都具有代表性，其測量結(jié)果不僅能代表觀測站點(diǎn)的氣象情況，而且也能代表觀測站所在的較大區(qū)域的平均氣象情況。影響氣象觀測代表性的最主要因素就是地面氣象觀測站所處的環(huán)境，環(huán)境因素對觀測站站址的選擇和觀測站所處環(huán)境是否具有代表性都尤為重要。

日常工作中對氣象觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響的因素主要是氣象探測環(huán)境，主要是較高的山、高大的建筑物以及樹木等障礙物對氣象觀測的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較大。一般情況下，當(dāng)障礙物到觀測場地的距離小于其障礙物高度的10倍時，將對測站的風(fēng)向、風(fēng)速產(chǎn)生影響。在日出日落范圍內(nèi)的較高的障礙物，會影響測站的日照時數(shù)。在冬季因太陽高度角偏低，會使較近的建筑物的陰影遮擋地溫觀測場地，造成地溫觀測的嚴(yán)重影響。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，氣象觀測站周邊建筑日漸增高，建筑對氣象探測環(huán)境的破壞越來越顯著。

氣象臺站的站址選擇，一般要選擇具有代表本地氣候特征的地方，作為建站的依據(jù)。我國早期的氣象臺站，因需要避免城市建筑的影響，多建設(shè)在城市的邊緣地帶，但隨著我國的快速發(fā)展，城市的規(guī)模迅速擴(kuò)大，氣象臺站逐漸成為城市的中心地帶，城市發(fā)展使氣象臺站的探測環(huán)境不斷受到城市建筑的影響，從而對氣象探測的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，因而造成氣象臺站的被迫遷站。氣象臺站的遷移，會使氣象臺站的觀測環(huán)境發(fā)生一定的改變，從而造成一些氣象要素的觀測出現(xiàn)差異，如果遷站的新舊站址的觀測環(huán)境差異明顯，無疑會使相關(guān)的氣象要素的連續(xù)性受到影響，可能會使一些要素的氣候統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)跳變現(xiàn)象，對本地區(qū)的氣候評估產(chǎn)生影響，進(jìn)而對社會的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)產(chǎn)生影響。

由于城市發(fā)展等原因，國內(nèi)大量的氣象觀測環(huán)境受到影響，很多臺站因探測環(huán)境的破壞，而被迫遷站。以秦皇島市為例，在1995年到2015年期間，秦皇島市所轄的5個氣象站均發(fā)生了遷站，從遷站前后的觀測資料對比分析，遷站前后的氣象要素均有一定的差異。

2 氣象站遷站對氣象觀測數(shù)據(jù)的影響

氣象臺站的遷移，不僅僅是氣象臺站的地理位置發(fā)生了改變，由于新址的探測環(huán)境不可能完全與原址一致，必然造成其所觀測的氣象數(shù)據(jù)與原址存在一定的差異。因此氣象臺站的遷站，在選址上一般要選擇和原址自然環(huán)境接近，距離適當(dāng)?shù)恼局愤M(jìn)行建設(shè)，最大限度避免氣象觀測數(shù)據(jù)的差異巨大。若新址與原址的自然環(huán)境差異較大，必將使氣象觀測數(shù)據(jù)差異明顯，甚至對氣候的變化研究產(chǎn)生非常不利的影響。

2.1 秦皇島市氣象站遷站的對比分析

2.1.1 秦皇島市氣象站遷站后的觀測環(huán)境變化

秦皇島市氣象站1999年進(jìn)行了遷站，遷站后的新址距離原站址13千米，秦皇島氣象站新址，從原來的市區(qū)中心地帶，搬遷到郊外，距離海洋僅為約500米，而原址距離海洋為3200米，從新站址開始觀測以來的數(shù)據(jù)分析，新站址的溫度和濕度變化較原站址差異明顯，觀測環(huán)境受海洋的影響更加顯著。

2.1.2 秦皇島站遷站后的年平均氣溫的對比

通過1981年到2010年的30年的氣象資料分析，秦皇島氣象站在1999年在新站址開始觀測后，年平均溫度出現(xiàn)一個明顯的向下的跳變，1998年年平均氣溫為12.5℃，1999年的平均氣溫為10.9℃，比1998年的平均氣溫低1.6℃。通過對遷站前后各10年的年平均溫度對比，1989—1998年原址平均溫度為11.9℃，1999—2008年新址的年平均溫度為10.7℃，較遷站前的年平均溫度降低了1.2℃。

為了便于分析秦皇島站遷站后年平均溫度偏低，是遷站后觀測環(huán)境變化的原因產(chǎn)生的影響，還是該時間段內(nèi)整體的區(qū)域內(nèi)氣候的一個正常的變化，選取秦皇島5個氣象站1989到2008年遷站前后總共20年的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從總體情況上，這20年的溫度變化能夠反映出一個地區(qū)的氣候變化趨勢。

通過秦皇島站與其他的4個氣象站的比較分析，在1999年的遷站年，秦皇島站溫度出現(xiàn)明顯的向下跳變，溫度變化出現(xiàn)了不連續(xù)現(xiàn)象，而其他臺站的溫度則無明顯跳變，平均溫度保持了較好的規(guī)律性。遷站后的10年中，秦皇島的平均溫度始終在1999年遷站后降低的較低的溫度內(nèi)，沒有明顯的回升趨勢，在全市的臺站中，年平均溫度為次低站，僅比青龍溫度高，而低于其他的3個站。從秦皇島站遷站后平均溫度的異常變化，而且差生異常的變化時間節(jié)點(diǎn)恰好出現(xiàn)在遷站的年份，說明秦皇島站遷站后的溫度大幅度偏低，并非是區(qū)域氣候的正常變化，而是新址的觀測環(huán)境與原站址差異較大造成。見圖1。

秦皇島站遷站后新舊站址多年平均最低溫度則差異顯著。在新址探測到的極端最低溫度明顯偏低于市區(qū)，并且不斷刷新秦皇島自有氣象記錄以來的最低極值，如2000年最低溫度-20.8℃，接近-21.0℃的歷史最低溫度，2001年最低溫度為-24.3℃，當(dāng)時成為歷史最低溫度，而2010年，探測到的最低溫度為-26.0℃，再次成為歷史最低溫度。

2.1.3 秦皇島站遷站后年平均相對濕度變化

秦皇島氣象站遷站后新址由于距離海洋更近，觀測到的空氣濕度，明顯大于原址濕度。新址的多年平均濕度為67%，原址的多年平均濕度為59%，遷站后的平均相對濕度增加了8%。通過遷站前10年和遷站后10年的秦皇島市氣象站的平均相對濕度對比，1989—1998年原址平均相對濕度為59%，1999—2008年新址的年平均相對濕度為66%，較遷站前的年平均溫度升高了7%，與歷年平均情況基本一致。

秦皇島站搬遷后相對濕度顯著增大。通過秦皇島站與周邊臺站1989—2008年年平均相對濕度的對比，在1989到1998年的原址，秦皇島的年平均相對濕度在全市所有臺站中為最小，其逐年的變化趨勢與其他臺站變化趨勢基本保持一致。在遷站的1999年，秦皇島站搬遷后相對濕度迅速上升，1999年到2008年間，始終維持較高的濕度，濕度變化不再圍繞原歷年平均相對濕度進(jìn)行波動，而在一新的相對濕度值進(jìn)行變化，逐年的變化趨勢也與其他臺站變化趨勢基本保持一致。期間其他站的年平均相對濕度，圍繞其歷年平均相對濕度值正常規(guī)律性波動，在1999年后，秦皇島站的年平均相對濕度曲線到了全市其他站之上，濕度明顯高于其他站的相對濕度，成為平均相對濕度最大的站。

2.2 秦皇島市其他氣象站遷站的對比觀測情況

通過氣象臺站遷站前后的氣象要素觀測資料的對比分析，發(fā)現(xiàn)氣象臺站遷站后，其相關(guān)的各類氣象觀測要素值均會發(fā)生一定的變化。青龍站于2010年遷致新站址運(yùn)行，新址距離原址不足1千米，建立在為一地勢孤立的山頭上。通過對比觀測，發(fā)現(xiàn)該站觀測環(huán)境的改變，使空氣溫度、風(fēng)速和深層地溫的觀測均出現(xiàn)了明顯的差異。通過對比觀測數(shù)據(jù)分析，新舊站并行觀測期間的新址平均溫度比原址偏高0.4℃，新址月平均風(fēng)速均大于原址，新址比原址平均風(fēng)速偏大0.6m/s。分析風(fēng)速的變化原因，認(rèn)為是由于青龍遷站新址址因?yàn)榈貏葺^高，風(fēng)所受到的地面建筑物的阻擋小造成，因此風(fēng)速變大，從遷站后的日常觀測中，青龍站的大風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)有所增加。

昌黎氣象站于2011年進(jìn)行了遷站，昌黎站新舊站址均處于平原地區(qū)，站址的環(huán)境相似，通過并行觀測期間的資料分析，多數(shù)氣象要素的擬合度較好，從日、月平均數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)中，除空氣溫度比原址偏高外，其他各氣象要素的差值均較小，昌黎新址的平均溫度，比原址偏高0.4，平均相對濕度比原址小3%，新址環(huán)境比較理想。

2.3 因自然環(huán)境差異較大對部分氣象觀測要素的影響

一些臺站在遷站后，觀測場地的探測環(huán)境與原址的環(huán)境出現(xiàn)較大差異，這些差異，可能對部分氣象觀測項(xiàng)目產(chǎn)生顯著影響。青龍縣氣象局在臺站的遷移后，新的觀測場地與原址自然環(huán)境差異較為明顯，青龍新址位于一基本獨(dú)立的山包上，臺站在進(jìn)行觀測場地的改造工作中，對觀測場地進(jìn)行了修整改造，使其觀測場地成為凸起地面的梯形觀測平臺。其環(huán)境的差異，直接體現(xiàn)在對深層地溫的觀測數(shù)據(jù)的影響。由于觀測平臺的凸起，而且平臺面積較小，凸起的觀測平臺熱容性較正常平整地表小，且平臺的側(cè)面易于受環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度高于地溫時，平臺過多吸收熱量而增溫，環(huán)境溫度低于地溫時平臺將過多散失熱量。這種觀測平臺和平地表的差異，使深層的地溫觀測受到外界環(huán)境的影響，與平原深層溫度的變化出現(xiàn)差異。從青龍新舊站址的7—12月的并行觀測資料分析，在深層地溫40～320厘米地溫差異非常顯著，夏季新址平均地溫均高于原址，在7—9月，40～160厘米的月平均地溫中，新址均比原址高2.0℃以上。冬季新址平均地溫均低于原址，溫差正負(fù)值的轉(zhuǎn)換出現(xiàn)在10到11月間。11月和12月，新址各層深層平均地溫均低于原址，深層地溫的新舊站址溫差出現(xiàn)了季節(jié)性變化規(guī)律。見圖2。

結(jié)語

氣象站所觀測的氣象要素是極其珍貴的氣象資料，氣象探測環(huán)境的穩(wěn)定極其重要，臺站的遷移，將對本地區(qū)的氣候分析評估產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至氣象要素需要重新進(jìn)行累計(jì)。一個長期穩(wěn)定的觀測環(huán)境，對于氣候分析至關(guān)重要，是獲得穩(wěn)定連續(xù)氣象要素觀測值的基礎(chǔ)，是對一個地區(qū)的氣候規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確評價的前提，因此，氣象臺站不宜進(jìn)行頻繁的遷移。氣象站的遷移，建議新選的站址，應(yīng)該盡量與原站址在海拔高度、周邊環(huán)境近似，與原址距離適當(dāng)。同時新址的地貌與周邊環(huán)境接近為宜，不建議修建較高的氣象觀測平臺，避免若差異過大，使一些氣象要素的觀測值出現(xiàn)明顯的跳變，對氣象資料的連續(xù)產(chǎn)生很大影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2]金凱，王飛，茍嬌嬌.城市化對長沙市兩氣象站氣溫記錄的影響[J].氣候變化研究進(jìn)展，2017（05）.

[3]李曉琳.三門峽市探測環(huán)境分析與臺站搬遷問題研究[J].河南科技，2016（23）.

[4]鐘山，李芳，舒?zhèn)鲝?qiáng).鄒城市抬高氣象觀測場與地面觀測場數(shù)據(jù)對比分析[J].山東氣象，2010（02）.

作者簡介：毛佩柱（1967—?），男，漢族，河北秦皇島人，本科，高級工程師，研究方向：氣象綜合探測。