渠县国家气象观测站迁站对比资料差异及成因分析

渠县国家气象观测站迁站对比资料差异及成因分析

赵洪1，王英1李旬2唐俊豪1许小波1陈永泉1李静3

1.渠县气象局，四川 渠县，635200 ；2.大竹县气象局，四川 大竹，635100；3.眉山市气象局，四川 眉山，620000

摘要：本文采用常规气象资料对比观测期间资料评估技术方法，对渠县国家气象观测站2019年1-12月新旧址同期观测数据进行对比分析，通过统计和计算新旧址各相关要素差异和分析产生产生差异的主要原因，并得出相应结论：观测站址搬迁对探测环境将造成较大影响，进而影响常规气象要素的差异，可为后续各级台站搬迁的台站数据提供参考依据和有利模板。

关键词：渠县国家气象观测站；迁站；要素差异

引言

随着社会经济的发展，基层气象台站的工作越来越重要，气象预报的准确性，不仅可以为农业生产提供气象信息，保障农业生产的产量提升，而且还可以很大程度上预防气象灾害，大大降低了气象灾害对人们生产生活带来的影响。渠县国家气象观测站于1958年1月1日建站，属一般站。随着城市建设快速发展，渠县城市总体规划面临调整，渠县国家气象观测站正处于调整后的城市规划中心地带，四周已被纳入城市规划区范围内，其片区控制性详细规划已经完成法定审批程序，城市建设发展与气象探测环境保护相互制约的矛盾日益凸显。为确保气象观测要素的“三性”要求，渠县国家气象观测站于2018年正式启动迁站工作，为掌握迁站前后因海拔高度、周围环境、下垫面性质差异等因素导致观测数据差异的情况，2019年1月1日开始进行为期1年的对比观测。

1.资料与方法

1.1 资料状况

渠县国家气象观测站（以下简称渠县站）新旧址间直线距离2.6千米，海拔高度相差不大。根据《中国气象局关于印发国家级地面气象观测站迁建撤暂行规定》（气发[2012]93号第三章第十七条），取新址和旧址2019年1月1日至2019年12月31日的观测资料进行对比评估。资料统计方法按照中国气象局《地面气象观测规范》中观测记录统计方法进行统计。

1.2 统计与检验方法

1.2.1 差值

设Ai为原址某要素第i次观测值，Ui为相应时间新址自动站仪器观测值，则第i次的差值为：

xi=Ui-Ai

1.2.2 差值平均值

设对比观测次数为n，则差值的平均值为：

1.2.3 差值标准差

差值的标准差σ为：

1.2.4 降水量累计相对差值

1.2.5 降水距平百分率

1.2.6 风向相符率

只有观测风速大于0.2m/s时，才统计风向相符率。新址与原址风向角度差小于22.5°，即认为两者相符。

1.2.7 原址与新址观测数据差异的显著性检验

月（年）平均值的显著性检验：利用现址近20年的观测要素数据月（年）平均值序列，对新址平行观测期的月（年）平均值进行显著性检验。

假设为平行观测期的某要素月（年）平均值，假定样本容量为n 月（年），这n 年人工观测的相应要素月（年）平均值的样本序列为，统计量即为：

，    其中，，

在显著水平a为0.05（0.01），自由度为n时，当|t|>ta，则表示平均值x0与其他年份平均值差异显著。

2.迁站前后探测环境概述

2.1站址变化情况

渠县站（区站号57413）属一般站，始建于1958年。建站站址位于渠县渠江镇两路社区一组，经度106°58′00″E，纬度30°51′00″N，观测场拔海高度295.1米，占地5.0亩，3333.3平方米。从1958年建站到2019年开始对比观测期间，一直未进行站址迁移。

新址位于渠县渠北镇八濛山公园，经度106°59′54″E，纬度30°51′23″N，观测场拔海高度305.7米，占地10.0亩，6666.67平方米，距旧址直线距离2.6千米。（详见表1）

表1  渠县站站址对比情况

2.2新旧址探测环境变化情况

渠县站旧址观测场周边地势开阔，四周为农户耕地，有少数居民住房，地势平坦，沙壤土质地，探测环境评估得分78.9分。

渠县站新址处于渠县城区取水源保护范围内，周边无垃圾或排污口，无烟雾霾等大气污染源，其四周视野开阔，探测环境保护范围内无高层建筑、铁路，除建进站道路，周边30米范围内无公路，新址到其东侧渠江距离大于100米，总体新址能较好地反映当地较大范围内的平均气候状况，具有良好的代表性。新址下垫面为草地，土壤性质为沙壤土，与旧址和周边土质相同。探测环境评估得分97.0分，符合气象探测环境保护要求。

对比来看，新址地形、地貌、土壤、植被与旧址相似，迁移距离仅为2.6千米，两地海拔高度相差不大，处于同一气候区，观测资料的连续性和衔接性较好，新址能够代表旧址所代表区域的天气气候特征。新址地势高于渠县县城城市街道、建筑所在平面，位于县城市总体规划区外，远离城市发展方向，未来无高大建筑物规划，受城市规划影响的可能性极小，气象探测环境将有极大的改善，且新址比旧址占地面积大，有利于气象探测业务的拓展和气象探测环境的保护。因此，新址能够代表现址所代表区域的天气气候特征，符合《气象设施和气象探测环境保护条例》（国务院第

623 号令）和《气象台站迁建行政许可管理办法》（中国气象局令第30号）等相关技术要求。

3.迁站前后各气象要素的差异

3.1气温

分别计算日平均气温、日最高气温、日最低气温的差值，并统计求取月、年差值平均值和差值标准差。同时，对新址和旧址2019年的月平均气温、月最高、月最低气温进行对比，见图1。

图1新址与旧址2019年月气温对比

平均气温的差值平均值除十二月外都为负值，表明新址的月平均气温大体上低于旧址，其中5、7月的差值平均值较大，达到-0.22℃和-0.26℃，平均气温年差值平均值为-0.11℃，表明新址年平均气温略低于旧址；此外各月最高气温差值平均值除十一月外均为负值，表明最高气温月平均值也是新址低于旧址，2月最大，为-0.77℃，最高气温年差值平均值为-0.29℃；最低气温差值平均值均为负值，差值平均值最大为7月，为-0.26℃，最低气温年差值平均值为-0.13℃。

平均气温、最高气温、最低气温的年差值标准差分别为0.20℃、0.55℃、0.26℃，表明新址与旧址逐日观测的平均气温的差异相对最高气温和最低气温，平均气温差异偏差略小。同时结合分析月气温对比（图1）可以看出，新址的气温略低于旧址气温。

3.2降水

3.2.1降水差值与标准差统计

新址与旧址直线距离达2.6km，降水量有着一定的差异，差值平均值在1、3、4、5、6、7、8、11月为负值，表明在这八个月新址降水量少于旧址，2、9、12月为正值，表明在这四个月新址降水量多于旧址。其中10月由于新址的雨量筒出现故障，故参照《地面气象观测规范》不对该月以及年要素做统计。

3.2.2降水累计相对差值及降水距平百分率

统计新址相对旧址的降水量累计相对差值可以看出，9月和12月的相对差值为正，表明这两个月的新址降水略多于旧址；1、3、6、7、8、11月的相对差值为负，表明这6个月的新址降水少于旧址。

统计新址对旧址近20年的降水量距平百分率可以看出，除去4、6、12月的距平百分率为正，新址的降水量略多于旧址，其余月份均为负值，表明新址的降水量少于旧址。

3.3相对湿度

相对湿度的差值平均值在1、3、4、6、10、11、12月为负值，表明在这7个月新址的相对湿度小于旧址；2、5、7、8、9月为正值，表明在这5个月新址的相对湿度大于旧址。年平均相对湿度差值为-0.33%，表明新址年平均相对湿度小于旧址，差值平均值最大值为1月-1.23%，从图2也可以明显看出这一趋势。

相对湿度年差值标准差为1.80%，最大值为7月的2.09%。考虑到其本身数值较大，以及受局地下垫面不同，及风速、降水的影响，产生这种差异是合理的。

图2新址与旧址2019年月均相对湿度对比

3.4风向、风速

3.4.1 风速差值与标准差统计

风速受周边地形障碍物影响较大，旧址处于渠县调整后的城市规划中心地带，周围有一些商用楼，对风力有一定的阻挡作用；而新址位于渠县八濛山公园内，周围无大的障碍物及树木遮挡。风速差值平均值没有显著的变化，年差值平均值为0.46m/s，表明新址风速稍大于旧址。

风速差值标准差在0.10至2.09之间，年差值标准差为1.80。

3.4.2 风向相符率统计

新址与旧址年风向相符率较低，年风向相符率为0.334%，最大相符率在5月，为0.396%，最小相符率在7月，为0.275%，新址与旧址风向一致性相对较小，和新址与旧址所处的观测环境有关，旧址地处城市发展规划区内，新址是空旷的公园，地形对此影响较大。

3.4.3 主导风向对比

新址年主导风向为北东北风，全年静风频率为1.98%。四季的主导风向都为北东北风。旧址年主导风向为北西北风，全年静风频率为2.24%。四季的主导风向都以北西北风为主。

4  显著性检验

采用t检验，显著性水平为0.05，对旧址近20年（1999-2018）的观测资料的平均值和新址的平均值进行显著性检验，检验要素包括平均气温、降水量、平均相对湿度、平均风速月值和年值。

从表16可以看出，除平均风速未通过显著性检验外，其余所有要素月值和年值基本通过显著性检验，说明除风速外的要素的月、年值均可与其历史观测数据合并使用。而降水量要素，在12月新址与旧址之间差值平均值都很小，所以虽未通过20年历史值的显著性检验，但只能说明2019年此要素相较历史值有异常。

结语

新址观测的平均气温、最高气温、最低气温基本低于旧址，年平均气温、年最高气温、年最低气温分别比旧址低0.11℃、0.29℃、0.13℃。

新址的年降水量比旧址略少0.91毫米，其中1月、3月、4月、5月、6月、7月、8月、11月新址观测的降水少于旧址，其余月份均多于旧址，由于10月雨量筒出现故障，故不统计该月与年要素。

新址的年平均相对湿度比旧址低0.33%，新址各月份的相对湿度除2月、5月、7月、8月、9月高于旧址，其余月份低于旧址。

新址的风速略大于旧址，年风速差值平均值为0.46m/s。

新址和旧址的降水累计相对差值在9和12月表现为：新址降水略高于旧址；1、3、6、7、8、10、11月表现为：新址降水少于旧址。统计新址对旧址近20年的降水量距平百分率可以看出，除去4、6、12月的距平百分率为正，其余月份均为负值，表明新址的降水量略高于旧址。

新址与旧址的年风向相符率较小为0.334%，逐月风向相符率在0.27%-0.40%之间，旧址年主导风向为北西北风，新址年主导风向为北东北风。

显著性检验结果表明，除了风速未通过显著性检验外，综合分析来看，渠县新站的平均气温、平均相对湿度和降水量的观测数据可与历史数据合并使用。

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作者简介：赵洪，（1993.11），男，汉族，重庆市云阳县人，大学本科，助理工程师，从事工作研究：气象综合业务。