仁和气象站迁站前后温湿对比分析

资 晶，肖艺琳，严 晶

(仁和区气象局，四川攀枝花 617000)

仁和区隶属于四川省攀枝花市，具有四季不分明，干、雨季分明，降雨量集中在6—9月，昼夜温差大，气候干燥等气候特征。仁和区国家气象观测站始建于1965年，随着城市化的发展，四周由郊区农田山地变为高楼林立的商住小区，观测环境受到严重破坏。为了保证气象观测资料的准确性、代表性和比较性，改善探测环境[1]，2018年1月1日，仁和区国家气象观测站由城区中心搬迁至南部休闲公园后山，新址位于公园山顶，无建筑遮挡，视野空旷，周围绿色植物长势良好。新址位于旧址南方，直线距离2 600 m，海拔高度新址比旧址高172.6 m。地理位置变迁造成新、旧站点四周探测环境的差异较大，以致常规观测要素气温、湿度等差异明显[2]，在一定程度上造成观测数据的不连续，进而影响观测资料的均一性，使得气候评价的分析结果不能正确反映真实的气候变化[3]。本文对2018年新、旧站空气温度和空气湿度气象等要素进行统计分析，以了解观测站位置变迁所造成的温湿度差异。

1 资料和方法

利用2018年1—12月仁和区新、旧站同期气温(月平均气温、月平均最高(最低)气温、月极端最高(最低)气温、月平均气温日较差)，相对湿度(月平均相对湿度、月最小相对湿度)和水汽压(月平均水汽压)等地面气象观测资料，采用差值统计方法，差值为新站观测值减旧站观测值，其中平均值为02时、08时、14时和20时4次观测值的平均值。

2018年攀枝花仁和区雨季开始于5月27日，结束于10月1日。雨季开始期、结束期的计算采用攀枝花本地标准：日雨量首次大于等于50 mm，此日即为雨季开始期；立冬前最后一次日雨量大于等于10 mm的日期为雨季结束日。

2 气温差值对比分析

2.1 月变化对比

2.1.1 平均气温 新、旧站1—11月月平均气温差值为负，12月差值为正，年平均气温新站较旧站低0.84 ℃；月平均气温雨季(5—10月)期间差值波动在-1.0～-1.9 ℃之间，干季(11—4月)期间差值波动在-0.7～0.2 ℃之间；月平均气温新站与旧站差别最大出现在8月为-1.9 ℃，最小出现在2月为0 ℃。月平均最高气温各月差值波动在-1.2～-2.3 ℃之间，差别最大出现在8月，最小出现在4月；年平均最高气温新站较旧站低1.82 ℃。月平均最低气温3—12月差值为负，1、2月差值为正，各月平均最低气温差值波动在-1.9～-0.6 ℃之间，差别最大出现在8月，最小出现在3月和12月；年平均最低气温新站较旧站低0.7 ℃(见表1)。

表1 2018年仁和区新、旧站各月气温月差值统计表 单位：℃

2.1.2 极端最高(最低)气温 月极端最高气温差值均为负，波动在-1.1～-2.4 ℃之间，差别最小出现在2月和4月，最大出现在8月和9月，其中3月、5月和9—11月月极端最高气温出现日新、旧站不是同一日。月极端最低气温差值均为负，波动在-0.6～-2.0 ℃之间，差别最小出现在1月，最大出现在2月，其中1月、3月和9—10月极端最低气温出现日新、旧站不是同一日。9月极端气温最高(最低)新、旧站均为相邻日出现。

2.1.3 月平均气温日较差 月平均气温日较差各月差值均为负，波动在-0.4～-2.1 ℃之间，差别最小出现在6月和8月，最大出现在2月。6—10月月平均气温日较差差值波动在-0.4～-0.6 ℃之间，其余月份波动在-1.0～-2.1 ℃之间，差值波动范围干、雨季有明显区别。雨季期间气温比较平稳，而干季是气温较快回升和气温下降较快时期，天气通常表现为冷暖空气交替频繁[4]；因此干季月平均气温日较差波动范围较雨季大。

2.2 日变化对比

如气温日变化曲线图(图1)所示，日最高气温和日最低气温出现时间新、旧站一致，分别为16—17时(日最高)、07—08时(日最低)。日变化曲线中新、旧站21时—04时基本重合，05时开始新站升温趋势弱于旧站，至17时左右新、旧站气温差别最大，18—20时新站降温趋势也弱于旧站。新、旧站的气温差别在白天较大，在夜间很小。

图1 2018年仁和区新、旧站气温日变化曲线

3 湿度差值对比分析

3.1 月变化对比

月平均相对湿度2—10月差值为正，12月差值为负，波动在-1%～11%之间，差值最大出现在8月，1、11月最小为零；年平均相对湿度新站较旧站高4%。月最小相对湿度各月差值均为正，波动在1%～27%之间，差别最大出现在8月，最小出现在1、2、4月；月最小相对湿度除8月以外，其余月均出现在同一日。年平均最小相对湿度新站较旧站高6%。月平均水汽压新站均高于或等于旧站，波动在0～0.8 hPa之间，差别最大出现在8月，最小出现在1、11、12月；年平均水汽压新站较旧站高0.4 hPa。

表2 2018年仁和区新、旧站各月湿度差值

3.2 日变化对比

如图2所示，新、旧站相对湿度日变化走势一致，日最高值和日最低值出现时间均为08时左右(日最高)、17时左右(日最低)，白天差别大于夜间，在夜间22—02时两者重合。新、旧站水汽压日变化走势并不完全一致，新站在08—11时呈上升趋势，在11时左右达到峰值，之后呈下降趋势；旧站08时左右达到峰值，之后呈下降趋势。新、旧站日最高值出现时间分别为11时左右(新站)、08时左右(旧站)；日最低值出现时间均在17时左右，白天差别大于夜间。

图2 2018年仁和区新、旧站相对湿度(a)、水汽压(b)日变化曲线

4 差值成因分析

(1)城区热岛效应。旧站周围建筑密集，下垫面为硬化地或裸地；新站位于公园山区，植被密集，下垫面为绿地。根据相关研究，地表参数变化对城市热岛效应的影响分别是建筑指数最大、植被次之、水体最小，地表温度与建筑指数总体呈正相关，与植被、水体总体呈负相关[5]。城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得城市升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了白天旧站的升温趋势快于新站[6-8]，日最高气温、月极端最高气温远高于新站。攀枝花雨季降水集中且以短时强降雨为主，根据1981—2010年的整编资料，整个雨季(5—10月)平均降水量为777.6 mm，干季为41.3 mm，短时降水造成地表热量快速变化，进一步加强城区热岛增温效应；因此雨季期间的气温差别比干季大，尤其是新、旧站月极端最高(最低)气温的出现日基本不一致。城市热岛效应对日最低气温的影响大于对日最高气温的影响[7]，所以平均最低气温差值的波动范围在干、雨季的区别较平均最高气温差值的波动范围明显。

(2)绿地增湿降温作用。植物的蒸腾作用和光合作用具有很好的增湿降温作用。一方面表现为从清晨到傍晚随着时间的推移水汽含量先上升后下降；另一方面植物生长越旺盛，蒸腾作用和光合作用越强，增湿降温效应越强。植物光合作用最适温度在35 ℃左右，夏季气温高，植物的光合作用速率高。同样受气温影响，一天中在正午的高温时段温湿效应较强[9-11]，所以新站水汽压白天呈先上升后下降趋势，而旧站呈下降趋势。攀枝花雨季期间植物生长旺盛，因此雨季期间增湿降温效应比干季明显。

(3)海拔高度变化和逆温层影响。新站海拔高度比旧站高172.6 m，在低层大气中,气温随高度的增加而降低，所以新站的年平均气温低于旧站。由于逆温层常出现在冬春的早晨，因此冬季新站的平均气温与旧站差别很小，甚至1、2月的平均最低气温新站高于旧站。

5 小结

(1)仁和区地面观测站搬迁造成观测环境变化大，以致气温和湿度有明显的差别。在气温差值方面，新、旧站月平均最高气温的差别最大，其次为月平均气温，月平均最低气温的差别最小；新、旧站月极端最高(最低)气温出现日期有的月份不是同一日。新、站较旧站相对湿度、水汽压高，月最小相对湿度只有8月不是同一天出现。气温和湿度差别在夜间较小，其中22—02时期间一致，白天差别较大。

(2)气温和湿度的差值在干、雨季期间的波动范围有明显区别。新、旧站雨季期间的月平均气温、月极端气温、月平均相对湿度、月最小相对湿度、月平均水汽压差值的波动范围大于干季期间的波动范围；月平均气温日较差差值波动范围雨季期间小于干季期间。

(3)造成新、旧站温湿差异的主要影响因素是城市热岛效应、绿地增湿降温作用，海拔高度变化和逆温层等。