新疆呼圖壁氣象站遷站后新舊站氣溫對(duì)比分析①

孔 婷

（新疆維吾爾自治區(qū)氣象信息中心 新疆烏魯木齊 830000）

近年隨著城市的發(fā)展，新疆呼圖壁觀測(cè)場(chǎng)舊站址被高大的建筑群近距離包圍，觀測(cè)環(huán)境已不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，為保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，氣象觀測(cè)站被迫遷移。現(xiàn)氣象觀測(cè)站搬遷到位于城市邊緣的幸福路工業(yè)園水廠保護(hù)區(qū)，四周為大片開(kāi)闊、平坦的荒地與農(nóng)田，無(wú)陡坡、洼地。為掌握新、舊觀測(cè)站因地理位置，尤其是海拔高度與周圍環(huán)境不同而形成的兩站氣象要素的差異，以在氣象業(yè)務(wù)服務(wù)與科研工作中正確地使用新疆呼圖壁站有關(guān)氣象資料，根據(jù)遷站后2年（即 2015年1月～2016年12月）的對(duì)比觀測(cè)資料，對(duì)新、舊站的氣溫的差異進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 研究區(qū)域概況

選取位于天山北部中段的呼圖壁縣，其東、西部分別為烏魯木齊市、石河子地區(qū)；而其北部與南部分別為阿爾泰與巴音郭楞蒙古自治州；境內(nèi)地勢(shì)南高北低，自東南逐漸朝西北地區(qū)傾斜；其南部實(shí)際為天山山區(qū)。該縣境內(nèi)主要以水草為主，是天然牧場(chǎng)；中部是沖擊平原，屬于農(nóng)作物種植區(qū)；北部屬于沙漠地區(qū)，地勢(shì)平坦，植被稀疏，極易引發(fā)沙塵暴天氣。

2 研究資料與方法

本文選取北疆呼圖壁氣象站遷站后2015～2016年這2年平行觀測(cè)期間的新舊站氣溫?cái)?shù)據(jù)，采用新站與舊站的差值（差值=新站值-舊站值）對(duì)比資料差異[1]，采用粗差率反映了新站相對(duì)濕度以舊站為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生異常值出現(xiàn)次數(shù)的多少，一致率則是對(duì)比差值比平均值標(biāo)準(zhǔn)差2倍的次數(shù)除以有效總次數(shù)一致率，可以在一定程度反映臺(tái)站遷站后氣象觀測(cè)資料的一致情況，用對(duì)比差值的標(biāo)準(zhǔn)差反映遷移前后觀測(cè)要素間偏差離散程度[2]。

3 氣溫觀測(cè)資料分析

3.1 氣溫粗差率

氣溫的粗差率，能在一定程度上反映遷站后，以舊站觀測(cè)為標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)新站氣溫觀測(cè)異常值的次數(shù)，該數(shù)值不能大于2%。

由表1可知，呼圖壁站氣溫月粗差率不高于2%的有11個(gè)月，月平均值為2.88%，最大值為5.78%，最小值為0.54%，兩者相差5.24%，是平均值的近2倍；從圖1中可知，2015年1月至2016年12月，呼圖壁站遷移后氣溫月粗差率均呈現(xiàn)出逐月減小的趨勢(shì)。出現(xiàn)較大粗差率的原因是新舊站外部環(huán)境差距不同且兩站儀器不同。

表1 氣象站遷站后新舊站氣溫月粗差率統(tǒng)計(jì)

圖1 氣象站遷站后新舊站氣溫月粗差率變化

3.2 氣溫一致率

圖2為氣象站遷站后新舊站氣溫月一致率變化趨勢(shì)圖，從圖中可以看出呼圖壁站氣溫月一致率呈現(xiàn)出逐月增加的趨勢(shì)，氣溫月一致率的平均值為93.4%，其中氣溫月一致率的最高值為97.5%，出現(xiàn)在2016年2月，最低值為89.2%，出現(xiàn)在2015年10月，兩者間相差8.3%。氣溫月一致率的變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，1～4月的氣溫月一致率數(shù)值相對(duì)較低，5～7月氣溫月一致率呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，而進(jìn)入8月后則逐漸下降，10月往后也逐漸上升。

圖2 氣象站遷站后新舊站氣溫月一致率變化

受下墊面影響[3]，一致率在冬春季節(jié)較低，新站為典型的干旱氣候，周圍較空曠，冬春季節(jié)植被較少，裸露土地較多，具有顯著的降溫效果，而舊站由于供暖受城市熱島效應(yīng)的干擾，增溫明顯。

3.3 氣溫標(biāo)準(zhǔn)差

圖3為氣象站遷站后新舊站氣溫月標(biāo)準(zhǔn)差變化趨勢(shì)圖，從圖中可知呼圖壁舊站自動(dòng)觀測(cè)值，與遷站后新站自動(dòng)觀測(cè)值對(duì)比，偏差的離散度不大，從呼圖壁站曲線變化情況分析，振幅特別小，十分穩(wěn)定。

圖3 氣象站遷站后新舊站氣溫標(biāo)準(zhǔn)差變化

3.4 氣溫對(duì)比差值分析

通過(guò)對(duì)圖4進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)遷站后新舊站氣溫觀測(cè)對(duì)比差值整體趨勢(shì)相似，從2015年2月開(kāi)始總體呈現(xiàn)出逐月增加的趨勢(shì)，在2015年10月出現(xiàn)高值，然后減少，在2016年2～3月間出現(xiàn)最低值，再增加，差值振幅較高。呼圖壁站遷站后新舊站氣溫對(duì)比差值在2015年1～7月這段時(shí)間內(nèi)的對(duì)比差值為負(fù)值（遷站后新站觀測(cè)氣溫低于舊站觀測(cè)氣溫），進(jìn)入2015年8月后，氣溫對(duì)比差值轉(zhuǎn)為正值（遷站后新站觀測(cè)氣溫高于舊站觀測(cè)氣溫），這種現(xiàn)象一直持續(xù)到11月，自2015年12月開(kāi)始，氣溫對(duì)比差值下降成負(fù)值，在2016年5月轉(zhuǎn)為正值，差值呈現(xiàn)出逐月增加趨勢(shì)。

圖4 氣象站遷站后新舊站氣溫對(duì)比差值月平均變化

3.5 氣溫差異原因

氣溫的變化受海拔高度的顯著影響，海拔越高，氣溫越低，根據(jù)平均溫度垂直遞減率情況，可以對(duì)受海拔高度變化影響產(chǎn)生的溫度差異進(jìn)行估算[4]。結(jié)合遷站后同期氣溫對(duì)比觀測(cè)資料，新站址海拔高度較舊站增加35.9 m，所以新舊站間的氣溫有一定差異，說(shuō)明兩站氣溫的差別與海拔高度有關(guān)。呼圖壁舊址周圍的城市化進(jìn)程不斷加快，與城市中心間的距離越來(lái)越近，再加上路面都是水泥或?yàn)r青，高層建筑物數(shù)量較多，白天氣溫升溫快，因?yàn)槌鞘锌諝庵械亩趸嫉葴厥覛怏w，不利于地面長(zhǎng)波輻射的外散，具有明顯的熱島效應(yīng)，且觀測(cè)場(chǎng)四周的探測(cè)環(huán)境發(fā)生了變化，而遷移后的臺(tái)站同居民生活區(qū)的距離較遠(yuǎn)，四周較遼闊，植被覆蓋較多，輻射冷卻更強(qiáng)烈，同時(shí)熱導(dǎo)率較小。

4 結(jié)論

呼圖壁站氣溫月粗差率不高于2%的有11個(gè)月，粗差率的月平均值為2.88%，最大值為5.78%，最小值為0.54%，在遷移后氣溫月粗差率呈現(xiàn)出逐月減小的趨勢(shì)。所有樣本的月一致率均大于80%，平均氣溫月一致率為93.4%。呼圖壁遷站后新舊站觀測(cè)值間偏差的離散度相對(duì)較小，且曲線變化振幅較小，但還存在一定的差異。引起新舊站址各氣象要素差異的原因?yàn)閮烧竞０胃叨鹊牟煌约皟烧局車h(huán)境差別較大。