收稿日期：２０１８－１２－２７
作者简介：王开华（１９６５ ），男，湖南郴州人，本科，工程师，研究方向：大气科学． 数据的差异分析
王开华，唐汝豪，陈㊀伟，何静怡，罗颖捷，谭文治
（郴州市气象局，湖南郴州㊀４２３０００）
摘㊀要：郴州国家基本观测气象站２０１６年１月１日正式完成从人民东路郴州气象观测站（以下简称老站）搬迁至郴州月形山公园郴州国家气象观测站（以下简称新站）．经过两年多的正式观测后发现新老站各个气象观测要素差别较大，给日常的预报服务效果带来了一定的影响．本文通过对比２０１４－２０１７年两站气象观测资料，发现本站气压㊁气温㊁相对湿度的变化趋势具有较好的一致性．受海拔高度㊁下垫面情况㊁地形地势等客观条件影响，两站的气象要素值差异主要表现在：本站气压㊁平均气温㊁最高气温㊁最低气温新站均低于老站；平均相对湿度㊁平均风速新站则明显大于老站；夏季降水量两站存在较大的差异；新站还具有雾多霾少的特点． 关键词：郴州；迁站；观测资料；对比观测；差异分析
中图分类号：Ｐ４１２．１㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－８１７３．２０１９．０５．００３
郴州国家基本气象站（５７９７２）始建于１９５１年，位于郴县文化路秀水巷（现郴州市文化路１５号），１９５１年８月１１日开始观测记录．目前包括一个国家基本地面站和一个国家二级高空探空站．１９５５年７月１日迁至郴州市人民东路北门巷８号（２５ʎ４８ᶄＮ，１１３ʎ０２ᶄＥ），海拔高度１８４．９米，并在此已观测有６１年时间．近几年来，随着郴州市城市建设的快速发展，高层建筑拔地而起，对气象探测环境造成了较大影响．为此，２０１３年开始在郴州市城区西部的月形山公园进行对比观测，２０１６年１月１日郴州国家基本气象站由人民东路北门巷８号（市内）正式搬迁至月形山公园（山顶）．新站经过两年多的正式观测后，预报服务人员发现新老站各个气象观测要素差别较大，给日常的预报服务效果带来了一定的影响．本文选取郴州站搬迁前后各两年即２０１４－２０１７年的基本气象观测资料进行对比分析，得出各气象要素之间存在的差异［１］，并对因探测环境改变而引起的气象要素差异的主要原因进行分析探讨［２］，为观测资料的订正和延续应用提供参考依据，以便今后更好地开展气象预报和服务工作［３］．
１㊀资料及方法资料为２０１４－２０１７年新㊁老两站逐月观测月报表Ａ文件以及年报表Ｙ文件导出的基本观测气象数据，包括本站气压㊁气温㊁相对湿度㊁降水量㊁风向风速等自动观测资料，由于无人值守的全自动观测站没有天气现象的观测记录，所以天气现象的对比采用的是２０１４－２０１５年老
站资料与２０１６－２０１７年新站资料对比．１．１㊀列表法将实验数据按一定规律用列表方式表达出来是记录和处理实验数据最常用的方法．表格的设计要求对应关系清楚㊁简单明了㊁有利于发现相关量之间的物理关系；此外还要求在标题栏中注明物理量名称㊁符号㊁数量级和单位等；根据需要还可以列出除原始数据以外的计算栏目和统计栏目等．最后还要求写明表格名称㊁主要测量仪器的型号㊁量程和准确度等级㊁有关环境条件参数如温度㊁湿度等．１．２㊀作图法作图法可以最醒目地表达物理量间的变化关系．从图线上还可以简便求出实验需要的某些结果（如直线的斜率和截距值等），读出没有进行观测的对应点（内插法）或在一定条件下从图线的延伸部分读到测量范围
㊃
７㊃２０１９年１０月第４０卷第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀湘南学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｏｃｔ．，２０１９
Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．５
以外的对应点（外推法）．
２㊀两站观测地理环境比较
郴州国家基本气象站的新老两站分别称为雷达站和观测站㊂两站的地理环境差异比较［４］见表１和表
２．
表１㊀
两站地理位置比较
表２㊀两站地形㊁周边环境㊁下垫面情况比较
站点
地形周边环境下垫面情况雷达站（新站）
山顶四周视野开阔㊁无如何视程障碍物四周均为灌木，地表植被良好观测站（老站）市内四周均为城市建筑物，部分方位对
气象观测和气象要素有影响四周都是城市建筑物，地表大部分为建筑物或水泥路面
３㊀气象要素对比分析３．１㊀本站气压统计２０１４－２０１７年两站四年平均本站气压月变化，新站气压与老站气压平均差值为１７．４ｈＰａ．本站气压按照季节统计的差值为：春季２１．２ｈＰａ，夏季２０．６ｈＰａ，秋季２１．４Ｐａ，冬季２２．３ｈＰａ，冬季略大于夏季．各月气压差在１５．３－２２．５ｈＰａ之间（图１），最大２２．５ｈＰａ（１月），最小１５．３ｈＰａ（８月），说明夏季气温越高，气压差越小，冬季气温越低，气压差越大
．
㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀２０１４－２０１７年两站月平均气压变化曲线图㊀㊀图２㊀２０１４－２０１７年两站平均气温变化曲线图
各月平均气压的月平均数值均为新站明显低于旧站，且数据明显偏低，年度变化趋势基本相同．产生差异的原因主要为气压随海拔高度升高而降低，气压差可根据拉普拉斯简化订正公式D ｐ＝－D ｈ／８来计算．新㊁老站址气压感应部分的海拔高度差为１８２．８ｍ，计算可得气压差为２２．８５ｈＰａ．可见，气压差异主要由海拔高度差造成，而其它因素影响很小．３．２㊀气温３．２．１㊀平均气温统计２０１４－２０１７年两站各月平均气温计算年平均气温，老站年平均气温为１９．４ħ，新站为１７．８ħ．从逐㊃
８㊃湘南学院学报（自然科学版）㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年１０月（第４０卷）第５期
王开华，唐汝豪，陈㊀伟，等：郴州国家基本气象站迁站对比观测数据的差异分析
月平均气温趋势（图２）来看，两站各月气温升降变化趋势具有较好的一致性．从温差分析，夏季（６ ９月）两站平均气温相差较大，大于２ħ；１月和１１月㊁１２月相差较小，均小于１ħ．说明夏季气温越高时，两站气温差越大，冬季气温越低，两站气温差越小．冬半年（１０月 次年３月）两站平均温差１．１ħ，冬半年温度递减率＝Dｔ／D ｚ∗１００＝－１．１／１８２．８∗１００＝－０．６０ħ／百米．夏半年（４ ９月）两站平均温差２．０ħ，夏半年温度递减率＝Dｔ／Dｚ∗１００＝－２．０／１８２．８∗１００＝－１．０９ħ／百米．由此可知，夏半年的平均温差明显大于冬半年的平均温差．导
致两站平均气温差别的主要原因是海拔高度不同，两站气压表感应部分高差１８２．８ｍ，气温随海拔高度增加而降低．其次下垫面情况不同，新站周边的植被比老站周边的植被好，地面辐射相对较弱，所以夏季两站的温差要大一些．从四周障碍物阻挡来看，新站周边更加空旷，空气流通好，冷暖空气极易交换，所以新站夏季的气温更低一些．
３．２．２㊀最高气温㊀
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ａ）老站㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ｂ）新站
图３㊀２０１４－２０１７年逐年平均最高气温变化曲线图
从图３可知，近四年新老两站各月平均最高气温差为０．１ħ．１－１２月在０．４ －０．５ħ之间，３月㊁５－７月和１１－１２月新站平均最高气温低于老站；２月㊁４月和８－９月新站平均最高气温高于老站；１月平均最高温度一致．差值绝对值最大０．５ħ（１１月），最小０ħ（１月），夏季气温高，平均最高气温相差较大一点，冬季气温低，平均最高气温差相对小一点．近４年气温变化趋势基本一致，１－７月平均最高气温逐步上升；８－１２月平均最高气温逐步下降．对比两站不同年度的同期最高温度，新站的个体离散程度高于老站，也就是说在不同气候背景下，新站最高温度变化幅度更大，这主要是因为两站下垫面差异所造成的，老站地处城区受城市热岛效应影响，同期最高温度差异较小．对比两站各月平均最高气温差在４ħ －１０．１ħ之间，除２０１６年１月新站平均最高温度高于老站温
度４ħ，其余月份新站平均最高温度均小于老站：最大－１０．１ħ（２０１６年６月），最小－０．１ħ（２０１５年１０月㊁１１月）．总体变化趋势基本一致，具有较好的一致性．
３．２．３㊀最低气温
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ａ）老站㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ｂ）新站
图４㊀２０１４－２０１７年逐年平均最低气温变化曲线图
由图４可以看出，新老两站各月平均最低气温差在－２．１ ２．５ħ之间，除了３月份，其余月份新站温度均低于老站温度：最大－２．１ħ（７月），最小－０．５ħ（１１月），夏季气温高，平均最低气温相差较大一点，冬季气温低，
㊃９㊃
平均最低气温差相对小一些．值得注意的是，３月份新站平均最低气温高出老站２．５ħ．从图４还可知，近４年气温变化趋势基本一致，１－７月平均最低气温逐步上升（２０１５年３月㊁２０１６年６月出现异常情况除外）；８－１２月平均最低气温逐步下降（２０１６年１１月出现异常情况除外）．对比两站各月平均最低气温分析，新老两站差值在－５．１ ６．３ħ之间，除２０１４年１㊁１１㊁１２月和２０１６年６月以外，新站平均最低温度低于老站．总体变化趋势一致，具有良好的一致性．
３．３㊀降水量分析对比近四年新老站月降水量（图５）可以看出，１㊁２㊁４ ７㊁１０㊁１２月降水量比较一致，３㊁８㊁９㊁１１月新站略多于老站，分析近四年这几个月的降水量可以看出，新老站均有一年差值很大，查询日降水资料得出，在当月中均出现了大于５０ｍｍ的降水．两站直线距离有近１０公里，一个在城中心，一个在郊区，还是存在一定的地域性差距．
值得关注的是，虽然夏季两站四年降水量平均值相差不大，但是每年夏季两站降水相差还是比较大，经统计出现比较大差距的降水主要集中在５－９月，比如２０１４年７月老站比新站多１１５ｍｍ，２０１６年８月新站比老站多７８ｍｍ．而冬季㊁春季的降水两站相差不大．这是因为夏半年多副高边缘的对流性降水，局地性比较强，所以会出现月降水量差距较大的现象；而冬春季节主要是西风带天气系统产生的降水，是属于大范围的系统降水，所以降水趋势基本一致
．
㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀２０１４－２０１７年两站月平均降水量曲线图㊀㊀㊀㊀图６㊀２０１４－２０１７年两相对湿度曲线图
３．４㊀相对湿度
从近四年的月平均相对湿度趋势图分析（图６），新站各月平均相对湿度均比老站高，上半年差值变化７．
３８％，下半年差值变化１１．５％．下半年差值变化较上半年大，且年平均差值高达９．２％，说明相对湿度数据稳定性较差．气温高的夏季，相对湿度的差值最大，气温越高㊁差值越大，夏半年差值明显大于冬半年，说明相对湿度受气温影响大．尽管冬㊁夏的各月平均相对湿度存在一定的差距，但整体升降趋势基本同步．
分析其原因，主要有以下几点：一是因海拔高度变化造成的温度差异，从而导致相对湿度受影响；二是两站周边下垫面情况完全不同．新站位于城郊，周围多山林，新站四周的植被覆盖率大大高于旧站，由于植物蒸腾作用使空气中的相对湿度增大．而郴州市气象观测站位于市中心，四周都是建筑物与交通干道，地面硬底化，绿化面积少，温度高蒸发快，湿度相对较小．３．５㊀风速㊁风向３．５．１㊀年平均风速统计郴州新老站２０１４－２０１７年逐年各风向平均风速（图７）可以看出，新站四年的分布曲线相对集中，最大风速为南西南（ＳＳＥ），其次是南风（Ｓ），且风速达到５－８ｍ×ｓ－１；此
外北风（Ｎ）也较大，为３ｍ×ｓ－１左右．老站四年分布偏北风相对集中，偏南风比较分散，但是相比新站各个风向的风速都比较小．
将四年新老站各风向的年均风速进行算术平均（表３）进行分析，新站自身各风向的年平均风速差别很大，有四个风向的年平均风速较大值：偏南风的极值为ＳＳＥ年平均风速达到７．４ｍ×ｓ－１，Ｓ风速也很大为５．１ｍ×ｓ－１；偏北风的极值Ｎ风速为３．３ｍ×ｓ－１，ＮＮＷ风速为３．１ｍ×ｓ－１．除了这两四个风向外，其余的风向则相对小得多，且相互的年均风速差别不大，集中在１．４－２．７ｍ×ｓ－１．老站各风向的年均风速比较均衡，大都在一点几米每秒，只有偏南风的ＳＳＥ㊁Ｓ和ＳＳＷ三个风向超过２ｍ×ｓ－１．㊃
０１㊃湘南学院学报（自然科学版）㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年１０月（第４０卷）第５期
王开华，唐汝豪，陈㊀伟，等：郴州国家基本气象站迁站对比观测数据的差异分析
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ａ）老站㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ｂ）新站
图７㊀２０１４－２０１７年逐年各风向年平均风速玫瑰图
表３㊀２０１４－２０１７年两站各风向年平均风速
站点ＮＮＮＥＮＥＥＮＥＥＥＳＥＳＥＳＳＥＳＳＳＷＳＷＷＳＷＷＷＮＷＮＷＮＮＷ新站／ｍ×ｓ－１３．３２．７２．１１．５１．６１．７２．４７．４５．１２．４１．８１．５１．４１．７２．２３．１老站／ｍ×ｓ－１１．２１．２１．２１．１１．０１．１１．２２．０２．３２．１１．８１．４１．２１．０１．２１．３差值／ｍ×ｓ－１２．２１．５０．９０．４０．５０．７１．２５．４２．８０．３００．１０．３０．６１．０１．８从两站各风向年平均风速差分析，新站除ＳＷ外其余各风向都比老站要大，尤其是ＳＳＥ和Ｓ的平均风速相差特别大，分别相差５．４ｍ×ｓ－１㊁２．８ｍ×ｓ－１．以上分析可以看出，新站风速普遍大于老站，尤其偏南风速明显要大于老站．
造成两站风差异较大的原因主要是两站海拔高度以及观测站周边地形不同引起的．新站比老站海拔高度高１８２．８ｍ，导致风速随高度增高而加大；新站位于月形山顶，月形山地处骑田岭和五盖山之间山冲的北部喇叭口处，风到此处有一定的辐合辐散现象，所以，月形山观测站的南㊁北两个风向的风速特别大一些，而老站四周被建筑物包围，中心城区都是建筑物的下垫面造成了风速的减弱．
３．５．２㊀风向频率
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ａ）老站㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ｂ）新站
图８㊀２０１４－２０１７年各风向年平均频率玫瑰图
由图８可知，新老站四年各自的主导风向都较为一致．新站主导风向主要集中Ｎ㊁ＮＮＷ㊁ＳＳＥ和Ｓ这四个风向．将２０１４至２０１７年各风向频率进行平均（表４），可以看出出现偏北风Ｎ和ＮＮＷ频率分别占２４％和２０％，出现偏南风ＳＳＥ和Ｓ频率分别占１７％和１２％，结合风速统计表３，说明偏南风这两个风向出现大风的可能性非常大．而老站全年主导风向就是偏北风，ＮＮＷ和Ｎ频率分别占１５％和１１％，其余各风向频率每年分布
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