陽泉站站址遷移對觀測資料的影響分析

1、    陽泉站站址遷移對觀測資料的影響分析    溪玉香+張慧+武捷摘要：氣象臺站站址遷移是影響氣象觀測資料均一性的重要原因之一。利用陽泉站舊址19922011年平均氣溫、降水量、平均相對濕度和平均風(fēng)速觀測資料序列，對新址2012年對應(yīng)資料進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，分析了站址遷移對該站氣象觀測資料均一性產(chǎn)生的影響。利用陽泉站2012年新、舊站址觀測資料對氣溫、相對濕度和風(fēng)速進(jìn)行了差值平均值和差值標(biāo)準(zhǔn)差分析，對降水量進(jìn)行相對差值分析，定量分析了該站站址遷移對其氣溫、相對濕度和風(fēng)速產(chǎn)生的影響程度，并給出了該站新、舊址觀測資料的應(yīng)用建議。關(guān)鍵詞：站址變動(dòng)；觀測資料；均一

2、性；差值：p468：a ：20956835（2014）08014302陽泉國家氣象站地處城市中心，氣象探測環(huán)境嚴(yán)重惡化，2012-01-01，該站站址遷移。由于站址遷移可能對該站觀測資料的均一性產(chǎn)生影響，從而影響到該站舊址和新址觀測資料的有效應(yīng)用，為此，對遷址前后觀測資料進(jìn)行對比、分析是十分重要的。通過定量分析該站站址遷移對其氣溫、相對濕度和風(fēng)速產(chǎn)生的影響程度，給出該站新、舊址觀測資料的應(yīng)用建議，為各類氣象資料的應(yīng)用工作提供參考。1觀測站環(huán)境狀況變化分析表1陽泉站新、舊觀測場環(huán)境差異觀測場 緯度 經(jīng)度 觀測場海拔高度/m 地理環(huán)境新址 37°56n 113°37e 768.

3、9 城市中心，建筑物包圍舊址 37°51n 113°33e 741.9 郊區(qū)農(nóng)村，視野開闊陽泉站舊址位于陽泉市的城市中心地帶，四周均為高大建筑物，近期氣象臺站探測環(huán)境綜合調(diào)查評估僅為58.8分，氣象探測環(huán)境嚴(yán)重惡化。2012年起，陽泉站站址正式遷移，新址位于舊址東北方的郊區(qū)偏僻農(nóng)村，四周視野開闊，可視范圍內(nèi)以農(nóng)田、村莊和遠(yuǎn)山為主，基本沒有建筑物，探測環(huán)境綜合調(diào)查評估為95.0分。兩個(gè)站址位于同一氣候帶，兩站址緯度相差05，經(jīng)度相差04，海拔高度新址比舊址高27.0 m，兩站水平直線距離為9.8 km。2顯著性檢驗(yàn)利用陽泉站舊址19922011年的月（年）平均值樣本序列x1，

4、x2，xi，xn，n=20，對新址2012年的相應(yīng)月（年）資料x0進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)要素包括氣溫、降水量、相對濕度和風(fēng)速。 （1）式（1）中： ；.當(dāng)顯著水平a=0.05，自由度n=20，t檢驗(yàn)臨界值ta=2.09.當(dāng)|t|>ta時(shí)，則表示新址x0與舊址平均值差異顯著，結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，平均氣溫12月和年值差異顯著；平均風(fēng)速4月、6月、9月、11月和年值均差異顯著；平均相對濕度、降水量月值和年值均通過檢驗(yàn)，差異不顯著。在分析的4個(gè)要素中，有2個(gè)要素的年值差異顯著，由此可見，陽泉站站址遷移對新、舊站址觀測資料的均一性產(chǎn)生了一定程度的影響。表2陽泉站新址t檢驗(yàn)結(jié)果分布時(shí)間

5、平均氣溫/ 平均相對濕度/% 平均風(fēng)速/（m/s） 降水量/mm1月 1.69 1.1 0.4 0.212月 1.9 0.83 0.91 1.113月 1.62 0.46 1.43 0.164月 0.34 0.27 2.16* 0.275月 0.79 0.16 0.73 1.36月 1.22 0.03 3.08* 0.627月 1.18 0.78 1.88 1.458月 1.48 0.64 1.05 1.049月 1.92 0.17 2.39* 0.2210月 0.53 1.57 2.08 0.8111月 1.77 0.65 2.91* 0.3312月 3.84* 0.99 1.14 0.7年

6、 3.95* 0.03 2.39* 0.2注：在數(shù)字右上角標(biāo)記*表示差異顯著。表3陽泉站新址與舊址各要素月（年）差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差要素時(shí)段 平均氣溫/ 最高氣溫/ 最低氣溫/ 相對濕度/% 風(fēng)速/（m/s）差值平均值 差值標(biāo)準(zhǔn)差 差值平均值 差值標(biāo)準(zhǔn)差 差值平均值 差值標(biāo)準(zhǔn)差 差值平均值 差值標(biāo)準(zhǔn)差 差值平均值 差值標(biāo)準(zhǔn)差1月 1.57 0.6 1.12 1.09 2.02 0.85 6.13 3.06 0.79 0.562月 1.54 0.56 1.27 0.76 1.95 0.88 4.69 2.97 0.88 0.923月 1.09 0.44 1.33 0.7 1.35 0.63 4

7、.42 3.01 1.42 1.094月 1.04 0.53 0.98 0.67 1.58 1.22 3.87 3.56 0.97 0.855月 0.94 0.52 1.05 0.46 1.23 0.65 3 3.06 0.78 0.66月 1.21 0.6 1.34 0.68 1.37 0.75 5.6 3.89 0.63 0.77月 1.08 0.37 1.4 0.49 1.15 0.56 5.06 2.31 0.52 0.548月 0.99 0.51 1.32 0.58 1.15 0.64 4.13 2.8 0.41 0.449月 0.91 0.47 1.07 0.37 1.39 0.7

8、4 3.03 2.52 0.83 0.7810月 0.79 0.62 0.81 0.53 1.22 0.78 1.26 2.89 0.66 0.9211月 1.29 0.59 0.95 0.65 1.61 0.87 4.03 2.74 0.84 0.7912月 1.57 0.66 1.09 0.62 1.98 0.93 6.35 4.1 0.84 0.78年 1.17 0.55 1.14 0.68 1.5 0.85 4.3 3.25 0.8 0.793差值平均值和標(biāo)準(zhǔn)差3.1統(tǒng)計(jì)方法設(shè)ui，ai分別為新、舊址某要素同期觀測值，則差值xi、差值平均值 、差值的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算公式分別為：xi=uiai

9、. （2）（3）（4）3.2差值平均值和標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別計(jì)算2012-01-0112-31新、舊址逐日日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日平均相對濕度和日平均風(fēng)速5個(gè)要素的差值，在此基礎(chǔ)上計(jì)算5個(gè)要素月差值平均值和差值標(biāo)準(zhǔn)差。為了避免二次平均帶來的誤差，本文年差值沒有采用12個(gè)月差值平均值求取，而是采取了用上述5個(gè)要素的逐日差值計(jì)算各要素的年差值平均值和差值標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果詳見表3.3.3差值分析風(fēng)速差值均為正值，表明新址風(fēng)速大于舊址，風(fēng)速年平均偏大0.8 m/s，春季24月偏大較為明顯，平均月偏大1.1 m/s。分析其原因，主要是舊址處在城市中心，周圍建筑物較多，因而造成了舊址測站的風(fēng)速較小

10、。氣溫差值均為負(fù)值，表明新址氣溫低于舊址，平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫新址分別比舊址年平均偏低1.17 、1.14 、1.5 。季節(jié)變化規(guī)律比較明顯，冬季（11至次年2月），新址比舊址氣溫平均偏低1.49 ，310月份新址比舊址氣溫平均偏低1.01 。氣溫差值標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果顯示，最低氣溫標(biāo)準(zhǔn)差相對較大，表明新址最低氣溫?cái)?shù)據(jù)比舊址偏低很多。初步分析，出現(xiàn)這種情況的主要原因是受城市熱島效應(yīng)的影響，加上新址海拔高度比舊址高27 m，所以，造成了新址日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫比舊址偏低。相對濕度差值均為正值，表明新址相對濕度大于舊址，相對濕度年平均相差4%，其中，秋季差值略小，其余季節(jié)差值偏大。相對濕

11、度差值標(biāo)準(zhǔn)差較大，說明個(gè)別時(shí)段內(nèi)，新、舊址的相對濕度值差異是很大的，初步分析主要原因是由于舊址處在城市中心，四周被建筑物包圍，四周植被相對較少，而新址位于偏僻農(nóng)村，周圍以農(nóng)田為主，產(chǎn)生相對濕度這種差異是合理的。4降水量相對差值分析陽泉站新、舊址均在410月使用自動(dòng)雨量傳感器進(jìn)行降水量觀測，其余時(shí)間段停用。降水量只針對410月的觀測數(shù)據(jù)，并將410月的降水總量作為對比期降水量進(jìn)行相對差值分析，具體結(jié)果詳見表4.表4陽泉站新址與舊址降水量差值時(shí)間 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 對比期新址降水量/mm 31.6 12.6 87.9 208.1 44.6 74.2 8.4 467.4舊址

12、降水量/mm 39.6 12.5 67.6 231.1 46.0 106.7 16.3 519.8相對差值/% 20 1 30 10 3 30 48 106月新址降水量比原址多20.3 mm，4月、9月、10月新址降水量分別比原址少8.0 mm、32.5 mm、7.9 mm，相對差值較大。在對比期內(nèi)，新址比舊址降水量偏少52.4 mm，相對差值為10%.初步分析，新址與舊址距離較遠(yuǎn)，降水的局地性分布特點(diǎn)使個(gè)別降水過程新、舊址降水量差值較大。5結(jié)論顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，新址和舊址氣溫、風(fēng)速平均值差異顯著；新址和舊址相對濕度、降水量差異不顯著。新址氣溫低于舊址，平均氣溫年偏低1.17 ，且季節(jié)變化規(guī)律比較明顯。冬季11月至次年2月，新址比舊址氣溫平均偏低1.49 ，其余月份平均偏低1.01 ；新址最低氣溫?cái)?shù)據(jù)比舊址偏低較多，年平均偏低1.5 。新址風(fēng)速大于舊址，風(fēng)速年平均偏大0.8 m/s；春季24月偏大較為為明顯，平均偏大1.1 m/s。新址相對濕度大于舊址，平均相對濕度年相差4.3%. 新址和舊址平均相對濕度一致性較好。降水量受新、舊址距離較遠(yuǎn)和降水局地性分布特點(diǎn)的影響，個(gè)別月份