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摘 要：双牌国家一般观测站2018年1月1日正式启用新址。虽然新旧站址直线距离只有7.9km，但两地地形、环境都存在着较大的差异，找出资料序列的差异性对观测资料的连续性、比较性分析都有着重要的意义。我们利用2016-2017年的观测资料对比分析发现：新站各气象要素与旧站均有较大的差异：气压、气温偏低，降雨量偏少，风速偏大，能见度漂移范围更大。
关键词：观测站迁址;数据差异;气象要素;对比分析
由于城市建设扩展，致使双牌国家观测站原所在区域逐渐发展成为双牌县城的中心地段，气象站周边新建的高层建筑致使温度、风速等气象数据失去了代表性，为了保证气象观测资料的准确性、代表性、比较性，全面改观地面观测环境，将观测场迁移至开发区工业园佑里村，虽然新旧址距离只有7.9km左右，但旧址在城镇中心，新址为工业园小山上，地形、环境存在较大差异，尤其是海拔高度和周围环境发生变化，造成气象观测要素出现差异，找出各观测数据的差异性并分析具有着重要意义。
一、新旧站环境状况
1.双牌一般站旧址。双牌站在1970年7月建站于北纬25°58′00″，东经111°39′00″，海拔高度167.8米。建站之初周边地势较平坦，视野较开阔，零星分布居民住房，土壤质地为壤土，山顶四周都是农田，山底南面紧靠着207国道，交通便利，气象探测环境很好。随着城市的发展，双牌站周边气象探测环境逐渐遭到破坏，目前观测场四周不符合要求的遮挡方位达278.0°，并且西面受到整座山脉的影响，日出、日落方向障碍物最大仰角分别为7.9°、20.8°，2007年和2013年气象探测环境评分分别为82.1分和72.2分。近两年来，随着城市规划，周围高楼更是接地而起，影响最大的为东南方向的鸿宇世纪广场距离230米，规划建设251米，严重影响当前的探测环境。
2.双牌一般站新址。双牌站新迁站址位于双牌县开发区工业园佑里村南山岭（山顶），北纬26°01′56″，东经111°39′24″，占地30亩，观测场海拔高度为205米，距南面工业园大道为323.0米，工业园大道地平面海拔高度150.0米，高度相差55.0米，100.0米范围无水塘，西面323.0米为洛湛铁路。山坡种有稀疏的小杂树，北面范围内以山为主，工业园大道南面为地势较低的工业园区厂房。距离西面通讯铁塔160.0米。1千米范围内障碍物的仰角都在2度以内，受双牌县城地形的影响，西面有连绵山体遮挡仰角大于7度，但是距离有3000米，影响不是很大。相对远离城区，视野范围内无高大建（构）筑物，山顶平整，四周视野开阔，无大型工厂，无高大建筑物，无障碍物，探测环境评分99。
二、资料来源与分析方法
选取2016-2017年新旧址对比观测资料，以及近30年历年平均统计资料分析。本文所有数据图是利用origin软件制作。气压采用全年各月的平均值比较;气温使用月平均气温和月极端最高最低气温分别比较;降水除新旧址月降水量比较，加入了与历年平均同期相比;风向风速采用的是全年每日的极大风向风速玫瑰图对比分析;能见度使用日平均的10分钟平均滑动能见度根据水平能见度等级划分统计日数。通过对两址的主要气象要素分析，从而找出新旧站址之间的数据差异。
三、单要素数据差异分析
1.本站气压。气压的定义为作用在单位面积上的大气压力，它是由单位面积上空气柱垂直延伸至大气上层的总重量。气象上以hpa为单位。气压随着高度的增大而减小。
从图1中各月份新旧址平均气压比较可以看出，12个月的差值趋于一致，均在4.6hpa左右。很明显，差值主要是由新旧址海拔高度影响，旧址167.8米，新址为205米，相差37.2米，根据拉普拉斯气压高度差的订正公式△p=-△H/8，算出△p等于4.65hpa，很好的印证了新旧址气压要素数据的准确性。
2.气温。气温是表示空气冷热程度的物理量，常用的单位是摄氏度（℃），下表是双牌2016年新旧观测站对比观测数据（月平均气温，月极端最高最低气温）的统计。
从表中可以清楚看出，各月平均气温差值均在-0.5至0.1℃之间，差別最大的为1月和10月。月极端最高气温差值在-0.8至0.6℃之间，差别最大的月份为5月。月极端最低气温差值在-1至0.5℃之间，差别最大的出现在3月。从年平均气温来看，现址为18.6℃，新址为18.4℃，差别为0.2℃。
新旧址处于相同气候区，并且仪器的型号性能指标、安装方法都一样，系统的误差可以忽略不计。究其原因，旧址现处于县城正中心，人口多，房屋密、汽车尾气排放量大，新址位于开发区，四周开阔，绿化多，人口较少，车辆少，根据城市热岛效应可以用来解释新址比旧址气温略偏低。另一方面，新址海拔高度为205米，比旧址海拔高度高出37米左右，根据近地层大气的热力性质，也可验证新址气温略偏低一点。
3.降水。降水是指从天空降落到地面上的液态或固态的水。降水的多少与地方的气候息息相关，而降水的强度决定着一场雨是好是坏，小则滋润农作物，湿沉颗粒物，大则城市内涝，冲垮河堤。因此，分析好降雨量的差别对于未来作好公众预报预警有着至关重要的作用。
从图2中可以看出，1、2、9-12月新、旧址降水相近，差值都在10个毫米以内。但从3月至8月，两址降雨量差异明显，其中3月偏少28%，4月偏少24%，5月偏少22%，6月偏少26%，7月相差最大，显著偏少63%，8月偏少21%。显而易见，差异明显的时段都是出现在汛期的主要时段。汛期降雨强度大，局地性强，同时也受地形的影响。而非汛期降水系统影响范围广，强度小。汛期时，中低层多为南风控制，对流系统由南逐渐北移，先抵达旧址，后至新址，旧址西南，东南方向多山脉山地，对流系统在越山过程中得到发展。在逐渐北移过程中，处于山谷地带，随着降雨不断发生，系统内部逐渐减弱，到达新址时降水有所减弱。在非汛期，降水多由冷空气影响产生，冷空气影响范围广，由北及南产生比较均匀的降水。 新址与历年平均同期比较来看，只有3、5、8、9、10、12月降水量正常。其他各月份降水偏差都较为明显，2、6、7月分别偏少58%，49%，71%，而1、4、11月份分别偏多57%，97%，103%。根据月统计来看，历年同期的资料对于新址的可订正性较大。
从2016年降水总量上来看，旧址为1755.8毫米，新址为1399.1毫米，历年平均为1410.4毫米。可见，新址比旧址降雨偏少20%。
根据降雨日数和降雨量级的统计，发现新旧两址存在着明显的差异。新址降雨日数为119日，而旧址为112日。但根据图2的分析，得出新址的降水却又明显少于旧址。图3给出了一个很好的解释，新站降水日数虽然多，但小雨居多，在量级大的暴雨、大雨和中雨级别，出现日数都比旧址少。
4.风向风速。空气的运动称为风，它由来向和单位时间内通过的水平距离组成。风也与我们日常的生活息息相关，它能带给人们‘和煦’、‘凉爽’的感觉，也会带来毁灭性的灾难，监测好风情同样是工作重点之一。
根据图4新旧址风向对比来看，旧址出现的多为西北、东北方向的极大风速，多为40-70天不等，其中又以东北风居多。而新址则是明显的西北风和南风方向占多数，南风日数占80多日，西北风占170日左右。
根据图4的风速色标分析，旧址极大风速明显小于新址极大风速。旧址极大风速15-16m/s，并且出现日数少，而新址15m/s以上日数达20多日，并且极大风速峰值达20m/s以上。
究其原因，双牌县位于东西两侧大山中间的山谷地，同时山谷又呈现南北向，因此容易产生大风。新址观测场海拔高度高比旧址高出37米左右，由实际大气可知风随高度的增大而增大，同时，新址处于工业园区，探测环境质量较好，无障碍物阻挡，而旧址位于城区，周围高楼林立，风速在一定程度上有所减弱。
5.能见度。如今雾霾多发，能见度要素显得越来越重要。气象上用水平能见度来判定视程障碍现象。在这里，定义一天1440分钟的水平能见度的平均值作为该天的水平能见度，以此来作为全年365天水平能见度的分类依据。
从图5中可以看出旧址水平能见度基本上是优、良等级互占全年的一半，一般和较差等级分别仅出现了2天和1天。而新址则是优级别占了全年大部分，良级别相对来说少一些，但同时一般级别出现了10天，差级别也出现了2天。
分析差异原因发现新址处于工业园区，空气流动和能见度态势发展形势更好，可达到的极值更大。而旧址处于城区，更易受人活动和高楼影响，变化态势相对较小。
四、结语
根据上文对2016年双牌观测站新旧两址对比观测数据的差异性分析，得出了如下的结论：
1.新址的观测要素气压、气温、降水、风、能见度因素与旧址存在着。明显的差异。表现在气压偏低4.6hpa;气温平均偏低-0.3℃;降雨汛期明显偏少，非汛期持平;极大风多为西北风和南风，且风速明显大于旧址;能见度两极差异更为明显。
2.根据对比数据的差异性，分析引起差异的原因包括：一是两址的海拔高度不同，相差37.2米。二是周围的环境不同，旧址在城区，探测环境已严重破坏，而新址位于南山岭（山顶）上，探测环境较好，更能真实反映周围大气的变化特性。
3.通过分析，可以看出探测环境破坏导致台站的搬迁对于双牌国家观测站历史探测资料的时间序列性上有着较大的影响，同时面向公众做服务时，与历年平均资料比较也需要不同程度的订正。因此，在迁址后的未来，保护探测环境的工作必须作为重点之一。
参考文献：
[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京，气象出版社，2003.
[2] 张嫒琛等.现代气象观测（第二版）[M].北京，北京大学出版社，2015：52-66.
[3] 中国气象局探测中心.地面气象观测业务技术规定实用手册[M].北京，气象出版社， 2016：41-47.
[4] 中国气象局探测中心.新型自动站实用手册[M].北京，气象出版社，2016：28-36.
[5] 李明，王康，江鴻等.武汉市新旧观测站数据对比分析[J].华中区域气象中心大气探测、通信与信息技术交流，2010：176-181.
[6] 徐重晔，郑钧云.海宁气象站迁站对比观测资料分析[J].科技通报，2018，34（6）：63-67.
[7] 赵兵，郑清华等.新旧南京国家基准气候站观测数据差异[J].气象科学2010，30（4）：559-563.
[8] GB/T 33673-2017 水平能见度等级.
[9] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文等 天气学原理和方法（第四版）[M].北京，气象出版社，2007.
关键词：观测站迁址;数据差异;气象要素;对比分析
由于城市建设扩展，致使双牌国家观测站原所在区域逐渐发展成为双牌县城的中心地段，气象站周边新建的高层建筑致使温度、风速等气象数据失去了代表性，为了保证气象观测资料的准确性、代表性、比较性，全面改观地面观测环境，将观测场迁移至开发区工业园佑里村，虽然新旧址距离只有7.9km左右，但旧址在城镇中心，新址为工业园小山上，地形、环境存在较大差异，尤其是海拔高度和周围环境发生变化，造成气象观测要素出现差异，找出各观测数据的差异性并分析具有着重要意义。
一、新旧站环境状况
1.双牌一般站旧址。双牌站在1970年7月建站于北纬25°58′00″，东经111°39′00″，海拔高度167.8米。建站之初周边地势较平坦，视野较开阔，零星分布居民住房，土壤质地为壤土，山顶四周都是农田，山底南面紧靠着207国道，交通便利，气象探测环境很好。随着城市的发展，双牌站周边气象探测环境逐渐遭到破坏，目前观测场四周不符合要求的遮挡方位达278.0°，并且西面受到整座山脉的影响，日出、日落方向障碍物最大仰角分别为7.9°、20.8°，2007年和2013年气象探测环境评分分别为82.1分和72.2分。近两年来，随着城市规划，周围高楼更是接地而起，影响最大的为东南方向的鸿宇世纪广场距离230米，规划建设251米，严重影响当前的探测环境。
2.双牌一般站新址。双牌站新迁站址位于双牌县开发区工业园佑里村南山岭（山顶），北纬26°01′56″，东经111°39′24″，占地30亩，观测场海拔高度为205米，距南面工业园大道为323.0米，工业园大道地平面海拔高度150.0米，高度相差55.0米，100.0米范围无水塘，西面323.0米为洛湛铁路。山坡种有稀疏的小杂树，北面范围内以山为主，工业园大道南面为地势较低的工业园区厂房。距离西面通讯铁塔160.0米。1千米范围内障碍物的仰角都在2度以内，受双牌县城地形的影响，西面有连绵山体遮挡仰角大于7度，但是距离有3000米，影响不是很大。相对远离城区，视野范围内无高大建（构）筑物，山顶平整，四周视野开阔，无大型工厂，无高大建筑物，无障碍物，探测环境评分99。
二、资料来源与分析方法
选取2016-2017年新旧址对比观测资料，以及近30年历年平均统计资料分析。本文所有数据图是利用origin软件制作。气压采用全年各月的平均值比较;气温使用月平均气温和月极端最高最低气温分别比较;降水除新旧址月降水量比较，加入了与历年平均同期相比;风向风速采用的是全年每日的极大风向风速玫瑰图对比分析;能见度使用日平均的10分钟平均滑动能见度根据水平能见度等级划分统计日数。通过对两址的主要气象要素分析，从而找出新旧站址之间的数据差异。
三、单要素数据差异分析
1.本站气压。气压的定义为作用在单位面积上的大气压力，它是由单位面积上空气柱垂直延伸至大气上层的总重量。气象上以hpa为单位。气压随着高度的增大而减小。
从图1中各月份新旧址平均气压比较可以看出，12个月的差值趋于一致，均在4.6hpa左右。很明显，差值主要是由新旧址海拔高度影响，旧址167.8米，新址为205米，相差37.2米，根据拉普拉斯气压高度差的订正公式△p=-△H/8，算出△p等于4.65hpa，很好的印证了新旧址气压要素数据的准确性。
2.气温。气温是表示空气冷热程度的物理量，常用的单位是摄氏度（℃），下表是双牌2016年新旧观测站对比观测数据（月平均气温，月极端最高最低气温）的统计。
从表中可以清楚看出，各月平均气温差值均在-0.5至0.1℃之间，差別最大的为1月和10月。月极端最高气温差值在-0.8至0.6℃之间，差别最大的月份为5月。月极端最低气温差值在-1至0.5℃之间，差别最大的出现在3月。从年平均气温来看，现址为18.6℃，新址为18.4℃，差别为0.2℃。
新旧址处于相同气候区，并且仪器的型号性能指标、安装方法都一样，系统的误差可以忽略不计。究其原因，旧址现处于县城正中心，人口多，房屋密、汽车尾气排放量大，新址位于开发区，四周开阔，绿化多，人口较少，车辆少，根据城市热岛效应可以用来解释新址比旧址气温略偏低。另一方面，新址海拔高度为205米，比旧址海拔高度高出37米左右，根据近地层大气的热力性质，也可验证新址气温略偏低一点。
3.降水。降水是指从天空降落到地面上的液态或固态的水。降水的多少与地方的气候息息相关，而降水的强度决定着一场雨是好是坏，小则滋润农作物，湿沉颗粒物，大则城市内涝，冲垮河堤。因此，分析好降雨量的差别对于未来作好公众预报预警有着至关重要的作用。
从图2中可以看出，1、2、9-12月新、旧址降水相近，差值都在10个毫米以内。但从3月至8月，两址降雨量差异明显，其中3月偏少28%，4月偏少24%，5月偏少22%，6月偏少26%，7月相差最大，显著偏少63%，8月偏少21%。显而易见，差异明显的时段都是出现在汛期的主要时段。汛期降雨强度大，局地性强，同时也受地形的影响。而非汛期降水系统影响范围广，强度小。汛期时，中低层多为南风控制，对流系统由南逐渐北移，先抵达旧址，后至新址，旧址西南，东南方向多山脉山地，对流系统在越山过程中得到发展。在逐渐北移过程中，处于山谷地带，随着降雨不断发生，系统内部逐渐减弱，到达新址时降水有所减弱。在非汛期，降水多由冷空气影响产生，冷空气影响范围广，由北及南产生比较均匀的降水。 新址与历年平均同期比较来看，只有3、5、8、9、10、12月降水量正常。其他各月份降水偏差都较为明显，2、6、7月分别偏少58%，49%，71%，而1、4、11月份分别偏多57%，97%，103%。根据月统计来看，历年同期的资料对于新址的可订正性较大。
从2016年降水总量上来看，旧址为1755.8毫米，新址为1399.1毫米，历年平均为1410.4毫米。可见，新址比旧址降雨偏少20%。
根据降雨日数和降雨量级的统计，发现新旧两址存在着明显的差异。新址降雨日数为119日，而旧址为112日。但根据图2的分析，得出新址的降水却又明显少于旧址。图3给出了一个很好的解释，新站降水日数虽然多，但小雨居多，在量级大的暴雨、大雨和中雨级别，出现日数都比旧址少。
4.风向风速。空气的运动称为风，它由来向和单位时间内通过的水平距离组成。风也与我们日常的生活息息相关，它能带给人们‘和煦’、‘凉爽’的感觉，也会带来毁灭性的灾难，监测好风情同样是工作重点之一。
根据图4新旧址风向对比来看，旧址出现的多为西北、东北方向的极大风速，多为40-70天不等，其中又以东北风居多。而新址则是明显的西北风和南风方向占多数，南风日数占80多日，西北风占170日左右。
根据图4的风速色标分析，旧址极大风速明显小于新址极大风速。旧址极大风速15-16m/s，并且出现日数少，而新址15m/s以上日数达20多日，并且极大风速峰值达20m/s以上。
究其原因，双牌县位于东西两侧大山中间的山谷地，同时山谷又呈现南北向，因此容易产生大风。新址观测场海拔高度高比旧址高出37米左右，由实际大气可知风随高度的增大而增大，同时，新址处于工业园区，探测环境质量较好，无障碍物阻挡，而旧址位于城区，周围高楼林立，风速在一定程度上有所减弱。
5.能见度。如今雾霾多发，能见度要素显得越来越重要。气象上用水平能见度来判定视程障碍现象。在这里，定义一天1440分钟的水平能见度的平均值作为该天的水平能见度，以此来作为全年365天水平能见度的分类依据。
从图5中可以看出旧址水平能见度基本上是优、良等级互占全年的一半，一般和较差等级分别仅出现了2天和1天。而新址则是优级别占了全年大部分，良级别相对来说少一些，但同时一般级别出现了10天，差级别也出现了2天。
分析差异原因发现新址处于工业园区，空气流动和能见度态势发展形势更好，可达到的极值更大。而旧址处于城区，更易受人活动和高楼影响，变化态势相对较小。
四、结语
根据上文对2016年双牌观测站新旧两址对比观测数据的差异性分析，得出了如下的结论：
1.新址的观测要素气压、气温、降水、风、能见度因素与旧址存在着。明显的差异。表现在气压偏低4.6hpa;气温平均偏低-0.3℃;降雨汛期明显偏少，非汛期持平;极大风多为西北风和南风，且风速明显大于旧址;能见度两极差异更为明显。
2.根据对比数据的差异性，分析引起差异的原因包括：一是两址的海拔高度不同，相差37.2米。二是周围的环境不同，旧址在城区，探测环境已严重破坏，而新址位于南山岭（山顶）上，探测环境较好，更能真实反映周围大气的变化特性。
3.通过分析，可以看出探测环境破坏导致台站的搬迁对于双牌国家观测站历史探测资料的时间序列性上有着较大的影响，同时面向公众做服务时，与历年平均资料比较也需要不同程度的订正。因此，在迁址后的未来，保护探测环境的工作必须作为重点之一。
参考文献：
[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京，气象出版社，2003.
[2] 张嫒琛等.现代气象观测（第二版）[M].北京，北京大学出版社，2015：52-66.
[3] 中国气象局探测中心.地面气象观测业务技术规定实用手册[M].北京，气象出版社， 2016：41-47.
[4] 中国气象局探测中心.新型自动站实用手册[M].北京，气象出版社，2016：28-36.
[5] 李明，王康，江鴻等.武汉市新旧观测站数据对比分析[J].华中区域气象中心大气探测、通信与信息技术交流，2010：176-181.
[6] 徐重晔，郑钧云.海宁气象站迁站对比观测资料分析[J].科技通报，2018，34（6）：63-67.
[7] 赵兵，郑清华等.新旧南京国家基准气候站观测数据差异[J].气象科学2010，30（4）：559-563.
[8] GB/T 33673-2017 水平能见度等级.
[9] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文等 天气学原理和方法（第四版）[M].北京，气象出版社，2007.