吴磊 徐辉 徐园

摘 要：目前，我国地面气象观测以国家站观测作为主体、区域站作为补充，由于区域自动站经常搬迁，地理环境和下垫面会发生变更，而环境变化会影响区域自动站气温观测，影响地面气象观测的代表性、准确性和比较性。本文通过对比景德镇市四个有代表性的区域自动站气温数据，探讨不同环境的地面与楼顶气温变化。

关键词：气象;区域自动站;气温;下垫面

中图分类号：P415.12文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）29-0152-03

Abstract： At present， China's ground meteorological observations are mainly based on observations at national stations and supplemented by regional stations， due to frequent relocation of regional automatic stations， the geographical environment and underlying surface will change， but， environmental changes will affect regional automatic station temperature observations， and affect the representativeness， accuracy and comparison of ground meteorological observations. This paper compared the temperature data of four representative regional automatic stations in Jingdezhen City， and explored the changes of ground and roof temperature in different environments.

Keywords： meteorology;regional automatic station;temperature;underlying surface

地面气温一般指距地面1.25～2.00 m处的大气温度。测量时，为了降低太阳辐射对观测值的影响，测温仪器必须放在百叶箱或防辐射罩内，并且要保证测量元件有良好的通风条件。通常，在进行气温观测时，人们均按照《地面气象观测规范》（第一版）的要求，将仪器安装在下垫面为草地的标准观测场百叶箱内。气象当中的地面气温就是指高地面约1.5 m处百叶箱中的温度。

2005年以来，景德镇市气象局分批在全市各乡镇安裝了区域自动站（以下简称自动站），这些自动站大多数安装在各乡镇政府办公楼的楼面上，下垫面为钢筋草地材料的楼顶。2012年底，景德镇市气象局按照《地面气象观测规范》（第一版）的要求，在6个乡镇新增安装了6套六要素自动站，且下垫面为自然草地。本文挑选其中4个有代表性的自动站，如表1所示，形成了在同一地点从地面到楼面的气温垂直观测系统。本文试图通过这2组自动站的同步垂直气温观测数据，对气温进行垂直性比较，探讨地面站与楼面站不同下垫面气温的变化形态和二者差异。

1 资料来源

1.1 资料的选取

华云公司中心站软件CawsAnyWhereServer2010凭借Z文件收集功能[1]，可以收集文件名为Z_O_AWS_ST_C5_

IIiii_YYYYMMDDHHmmSS.txt格式和Z_SURF_I_IIiii-EG_YYYYMMDDHHmmSS_O_AWS_FTM[-CCx].txt格式的Z文件。在指定的Z文件收集文件下，CawsAnyWhereSever2010收集以上两种Z文件，然后删除该文件夹下对应的Z文件，在指定的Z文件生成文件下，生成Z_SURF_

I_IIiii-REG_YYYYMMDDHHmmSS_O_AWS_F-TM[-CCx].txt格式的Z文件[2]。

将分好组后的四个自动站J3023、J3054、J3020和J3048生成Z_SURF_I_IIiii-REG_YYYYMMDDHHmm-SS_O_AWS_FTM[-CCx].txt。该文件每日有24个时次[3]。

1.2 对比的时段和时次选择

考虑到气象观测的代表性、准确性和比较性原则，选取的时间段为一年整，挑选出数据缺测率低、数据覆盖全年12个月的年份。经过挑选和对比，2014年1月1日至2014年12月31日为最佳选择。

2 资料分组及含义

四个有代表性的自动站分组如表2所示。根据Z文件，分别计算出江村站、诰峰站、月亮湖站和山田水库站的月平均气温、月最高气温平均值、月最低气温平均值，如表3所示。

3 数据对比方法

3.1 同一地理位置、不同下垫面气温的比较

[ΔT=T-T′]表示同一地点草地下垫面和水泥下垫面的气温差值。[ΔmaxT=maxT-maxT′]和[ΔminT=minT-][minT′]分别表示同一地点不同下垫面（草地和楼顶）最高最低气温的差值。

下面对两站气温特征进行对比分析。就21：00至次日20：00各小时气温变化形态来说，其变化规律为21：00到早晨日出前地面站的气温比楼面站的气温低，日出后至下午地面站的气温比楼面站的气温高，最高可达7.9 ℃，下午随着太阳高度角的下降，地面站的气温又变得比楼面站的气温低，最低可达-7.3 ℃[4]。

从地面站与楼面站日最高、最低气温变化形态看，其变化为地面站与楼面站基本保持着平行的形态，地面站与楼面站日最高气温最大正差异值为2.5 ℃，最大负差异值为-3.6 ℃。地面站与楼面站日最低气温最大正差异值为3.2 ℃，最大负差异值为-2.6 ℃。

楼面气温变化一般都滞后于地面气温变化。可见，日最高气温多数时间表现为地面站比楼面站的高，而日最低气温多数时间则表现为地面站比楼面站的低。

表3给出了2014年同一地理位置、不同下垫面气温的差值比较。文中定义3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至次年2月为冬季[5]。

分析发现，丘陵山地环境的草地气温明显比楼顶下垫面气温偏低，平均偏低1.67 ℃;丘陵山地环境的最高温度呈现季节性变化，春、秋、冬三季草地下垫面气温高于水泥下垫面气温，夏季草地下垫面气温低于楼顶气温;最低温度变化方面，草地下垫面气温比楼顶下垫面气温偏低，但有个别月份例外;靠近大型水体环境的草地下垫面气温比草地下垫面气温偏高，但偏高不明显，平均偏高0.05 ℃;靠近大型水体环境的最高温度呈现草地下垫面气温明显比草地下垫面气温偏低的特征;最低温度变化方面，春、秋、冬三季草地下垫面气温比楼顶下垫面气温偏高，春季草地下垫面气温比楼顶下垫面气温偏高。

3.2 不同地理环境位置、相同下垫面气温的比较

表4给出了2014年不同地理位置，相同下垫面气温的比较。

[T1-2=T1-T2]和[T1-2′=T1′-T2′]为一组气温相关性曲线，表示两个不同地理环境的气温变化程度，比较[T1-2]和[T1-2′]的变化曲线可知，其能直观地反映不同地理环境气温的关联。

[maxT1-2=maxT1-maxT2]和[maxT1′-T2′=maxT1′-][maxT2′]表示最高气温平均值相关性变化曲线。

[minT1-2=minT1-minT2]和[minT1′-T2′=minT1′-][minT2′]表示最低气温平均值相关性变化曲线。

分析发现，丘陵山地的差異性大于靠近大型水体环境的差异;丘陵山地和靠近大型水体环境的最高温度差异变化无明显规律;丘陵山地最低气温变化大于靠近水体最低气温环境的差异[6]。

4 结论

本文利用景德镇市四个有代表性区域自动站2014年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温资料，采用对比分析方法，研究了区域自动站不同环境和不同下垫面的年变化趋势及其影响要素。研究表明，同为丘陵山地环境时，从月平均气温来看，草地比楼顶明显偏低;同为靠近大型水体的环境时，从月平均气温来看，草地比楼顶略微偏高;丘陵山地的草地和水泥月平均气温差值变化更加剧烈，靠近大型水体的草地和水泥气温差值变化更为缓和，月平均最高气温和月平均最低同样呈现较好的相关性;相同地理位置的月平均最高气温、月平均最低气温无规律。

总体来说，环境对气温变化有影响，水泥地面对温度变化较为敏感，草地对气温变化较为缓和，丘陵山地的气温变化较为明显，靠近大型水体的气温变化较为缓和。研究结果可以提升区域气象站选址的代表性和比较性，为是否保留楼顶现有的区域气象站提供决策依据。

参考文献：

[1]中国华云技术开发公司.区域自动站统一数据收集平台用户使用手册[Z].2011.

[2]摆琰.CawsAnyWhereServer2.0的安装及配置[J].现代农业科技，2011（18）：45.

[3]幸卫斌，黄发明，游火龙，等.CAWS600自动气象站系统参数设置问题[J].中国新技术产品，2008（18）：36.

[4]邬昀，任永建，方思达.武汉城市热岛效应及其影响要素分析[J].气象与减灾研究，2017（1）：43-50.

[5]陈正洪.湖北省60年代以来平均气温变化趋势初探[J].长江流域资源与环境，1998（4）：341-346.

[6]吴楠，邹海波，占龙飞.鄱阳湖地区夏季气温日变化特征及其成因[J].气象与减灾研究，2019（4）：270-276.