黃金穎 張 虹 趙 然 孫小林

（1天津市薊州區(qū)氣象局，天津 301900；2天津市薊州區(qū)預(yù)警信息發(fā)布中心，天津 301900）

地面氣象觀測(cè)是指對(duì)地球表面一定范圍內(nèi)的氣象狀況及其變化過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)、連續(xù)的觀察和測(cè)定，可為深入做好本地區(qū)天氣預(yù)報(bào)、氣候分析和研究以及積極開(kāi)展本地區(qū)氣象決策服務(wù)工作提供重要基礎(chǔ)[1-2]。地面觀測(cè)資料具有代表性、準(zhǔn)確性、比較性，而周邊探測(cè)環(huán)境的變化直接或間接影響觀測(cè)資料的代表性、準(zhǔn)確性和比較性。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化加快以及周邊建設(shè)規(guī)劃的推進(jìn)，薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站四周探測(cè)環(huán)境有了很大變化，對(duì)氣象探測(cè)資料的代表性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生了一定影響。為了解薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站站址遷移前后觀測(cè)資料的差異，正確利用遷站前后觀測(cè)資料，根據(jù)相關(guān)文件規(guī)定和關(guān)于站址遷移及其對(duì)比觀測(cè)的有關(guān)規(guī)定，新址、舊址需要同時(shí)進(jìn)行平行對(duì)比觀測(cè)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 新、舊觀測(cè)場(chǎng)探測(cè)環(huán)境概況

薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站舊址的地理位置為東經(jīng)117°24'、北緯 40°02'，觀測(cè)場(chǎng)海拔高度 15.7 m。 由于城市建設(shè)的快速發(fā)展，氣象站周邊也規(guī)劃為城市重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，周?chē)ㄖ锊粩嘣黾?，人口也逐漸密集，對(duì)氣象探測(cè)環(huán)境影響較明顯，已經(jīng)不符合探測(cè)環(huán)境的要求。為了保證氣象觀測(cè)資料的代表性、準(zhǔn)確性、比較性，新建觀測(cè)場(chǎng)位于舊址東方約3.6 km處的漁陽(yáng)鎮(zhèn)七里峰村南（地理位置為東經(jīng)117°26'57″、北緯 40°02'52″，觀測(cè)場(chǎng)海拔高度 32.0 m），二者均屬山前平原地帶，地勢(shì)平坦，東側(cè)、南側(cè)、西側(cè)均為農(nóng)田，四周開(kāi)闊。在開(kāi)展對(duì)比觀測(cè)之前對(duì)新站的探測(cè)環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)估，綜合得分92.2分，符合氣象觀測(cè)場(chǎng)探測(cè)環(huán)境的要求。新址開(kāi)展對(duì)比觀測(cè)時(shí)間為2014年12 月 31 日 20：00（世界時(shí)）。

1.2 資料來(lái)源與方法

本文通過(guò)選取2015年1—12月新、舊觀測(cè)站的逐日氣象觀測(cè)資料，選取觀測(cè)要素有氣溫（最高、最低）、降水量、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速，采用差值、差值標(biāo)準(zhǔn)差、降水量累計(jì)相對(duì)差值、風(fēng)向相符率及顯著性檢驗(yàn)等方法對(duì)新、舊站址平行觀測(cè)時(shí)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析及評(píng)估[3-7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各要素資料差值及標(biāo)準(zhǔn)差

2.1.1 氣溫。通過(guò)對(duì)薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新址與舊址氣溫（表1）對(duì)比發(fā)現(xiàn)，新址各月氣溫（平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫）均低于舊址，其中最低氣溫幅度相差最大，最低氣溫在1月、10月相差較為明顯；其次為平均氣溫，年相差幅度為-1.4℃，以8—10月相差較大；最高氣溫年相差幅度相對(duì)最小，為-0.9℃。分析新址氣溫低于舊址的原因：一是氣溫隨海拔高度升高而降低，而新址海拔高度較舊址高16.4 m，但溫度降低幅度較??；二是觀測(cè)站周邊探測(cè)環(huán)境的影響，舊址位于城區(qū)中心的商業(yè)街，為人口稠密區(qū)，其周邊城市建筑密集，商業(yè)活動(dòng)較多、交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)，而新址位于城郊，遠(yuǎn)離居民生活區(qū)，再加上觀測(cè)場(chǎng)地勢(shì)較高、四周開(kāi)闊，因而新址的氣溫普遍比舊址低。城市熱島效應(yīng)可能是新址氣溫相對(duì)低于舊址的主要原因。

表1 薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新、舊址氣溫差值及差值標(biāo)準(zhǔn)差 單位：℃

通過(guò)計(jì)算差值標(biāo)準(zhǔn)差發(fā)現(xiàn)，新、舊址氣溫（平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫）年差值偏離平均狀況的幅度并不大，其中最高氣溫的年差值最小，僅為0.4℃；平均氣溫月差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.3～1.0℃；最低氣溫月差值標(biāo)準(zhǔn)差波動(dòng)較大，為0.8～1.8℃。綜合分析，新址氣溫觀測(cè)值與舊址具有一致性。

2.1.2 降水量。分析新址與舊址月降水量數(shù)據(jù)（表2）可知，新址夏季（6—8月）降水量多于舊址，差值平均值為0.1～1.6 mm；4月、12月與舊址降水量持平，其余月份新址降水量均少于舊址；差值平均值整體相差不明顯，差值年均值為-0.2 mm；9月差值平均值最明顯，為-2.6 mm。從表2的差值標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)看，除7月、9月標(biāo)準(zhǔn)差較大外，其余月份差值標(biāo)準(zhǔn)差均較小，降水量年差值標(biāo)準(zhǔn)差僅為2.9 mm。綜合分析，新、舊址降水量觀測(cè)值具有一致性。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。

表2 薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新、舊址各氣象要素對(duì)比

2.1.3 相對(duì)濕度。分析發(fā)現(xiàn)，薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新址相對(duì)濕度大于舊址，其中9月差值表現(xiàn)為最大，而其年均值僅為5.1%。分析差值標(biāo)準(zhǔn)差（表2）發(fā)現(xiàn)，新、舊址的差異偏離平均狀況不明顯?？傮w來(lái)看，新、舊址相對(duì)濕度觀測(cè)值具有一致性。相對(duì)濕度有差異的原因主要有新址周邊綠化覆蓋率較高，且新址的氣溫普遍比舊址低，絕對(duì)濕度相同時(shí)，溫度低則相對(duì)濕度大。

2.1.4 2 min平均風(fēng)速。通過(guò)對(duì)薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新、舊站址2 min平均風(fēng)速進(jìn)行差值及差值標(biāo)準(zhǔn)差分析發(fā)現(xiàn)，2 min平均風(fēng)速月均值差異幅度并不大，除1—4月外，其他月份僅為0.1～0.4 m/s，年均值僅為0.4 m/s。分析其差值標(biāo)準(zhǔn)差也發(fā)現(xiàn)，新、舊址風(fēng)速觀測(cè)數(shù)值差異不大，月差值標(biāo)準(zhǔn)差最大為0.4 m/s，年差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.3 m/s。因此，新、舊址2 min平均風(fēng)速觀測(cè)值具有一致性。新址平均風(fēng)速較舊址稍大的原因主要為新址四周環(huán)境較開(kāi)闊，周?chē)ㄖ镎趽跎佟?/p>

2.2 降水量累計(jì)相對(duì)差值

通過(guò)計(jì)算薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新、舊址降水量累計(jì)相對(duì)差值發(fā)現(xiàn)，除了4月、6—8月以外，新址降水量均小于舊址，二者差異偏離舊址的年平均幅度達(dá)到-26.9%（圖1）。從逐月來(lái)看，累計(jì)相對(duì)差值較大的為1月、3月。這2個(gè)月舊址降水量分別為1.6、2.2 mm，降水量不大，且降水量受局地性影響比較大。新址沒(méi)有出現(xiàn)有效降水，因而1月、3月降水量累計(jì)相對(duì)差值較大。另外，9月和11月的降水量累計(jì)相對(duì)差值也較大，為-55.9%～-55.8%。

2.3 風(fēng)向相符率

對(duì)新、舊站址的逐日風(fēng)向相符率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，觀測(cè)期間有159 d定時(shí)風(fēng)向角度差＜22.5°、相符率達(dá)到50%以上，占統(tǒng)計(jì)日數(shù)的43.6%。對(duì)新、舊址定時(shí)風(fēng)向的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)同一時(shí)次風(fēng)向出現(xiàn)不一致情況時(shí)，兩者的大背景風(fēng)向表現(xiàn)為一致。因此，新址與舊址的定時(shí)風(fēng)向一致性較高。

2.4 顯著性檢驗(yàn)

利用舊址1997—2016年的平均氣溫、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、降水量等月（年）值序列，與新址2015年各要素對(duì)應(yīng)的月（年）值進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（表3）。各要素年值檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，平均氣溫、平均相對(duì)濕度、平均降水量年值未通過(guò)差異顯著性檢驗(yàn)，而年平均風(fēng)速通過(guò)差異顯著性檢驗(yàn)。這表明新、舊址年平均氣溫、年平均降水量和平均相對(duì)濕度差異較小，連續(xù)性較好，平均風(fēng)速連續(xù)性相對(duì)較差。各要素月值檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2月的平均風(fēng)速和9月、11月、12月的平均相對(duì)濕度t檢驗(yàn)結(jié)果大于Tα=0.05=2.086，除11月平均相對(duì)濕度大于Tα=0.01=2.845有極顯著差異外，其他月份數(shù)據(jù)差異較小。這表明新址觀測(cè)資料連續(xù)性相對(duì)較好，可以與舊址觀測(cè)資料合并使用。

表3 薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新、舊址各氣象要素顯著性檢驗(yàn)

3 結(jié)論與討論

對(duì)比薊州國(guó)家氣象觀測(cè)站新址和舊址的觀測(cè)資料得出：新址和舊址的氣溫、降水量、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速差異不大，一致性較高。對(duì)降水量累計(jì)相對(duì)偏差及各要素差異顯著性檢驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，受探測(cè)環(huán)境影響，新、舊址個(gè)別月份相對(duì)濕度、風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)差異明顯。綜合分析，新址遠(yuǎn)離城區(qū)，周邊無(wú)高層建筑等障礙物遮擋，人員和活動(dòng)相對(duì)較少，探測(cè)環(huán)境相對(duì)舊址更具優(yōu)勢(shì)；且新址與舊址處于同一氣候區(qū)，觀測(cè)資料具有可用性，新址能夠更好地代表該區(qū)域的氣候特征，站址遷移基本不會(huì)對(duì)開(kāi)展的各項(xiàng)業(yè)務(wù)造成較大影響。