地面观测站环境变化对深圳气象观测数据的影响

以深圳市蔡屋围观测场单个台站的气象资料为基础,对测站环境发生显著变化的2个时间段的气象数据进行系统分析,得出了台站环境变化对气象数据"三性"的影响程度.结果表明:1)气温资料受城市建筑热岛效应和日照时数的影响,已缺乏代表性;2)风速风向资料受建筑障碍物影响,风速逐年减小,SW主导风向受到严重阻碍,已缺乏代表性;3)日照资料受建筑障碍物影响,日照时数减少,已缺乏代表性.     

测站障碍物仰角与日照方位综合图

近年来,我们结合西藏阿里地区气象能源开发利用和技术服务的体会,特别重视了测站周围障碍物对日照的影响,在障碍物仰角分布图中增添了测站一年中日出、日落位置最大变化方位这一内容。在此变化范围内的障碍物仰角测得更详细,并给予叙述障碍物对日照时数的影响以及气象与天文日照时数的差异等。 根据天文学的原理,一个固定的地理位置,一年中日出、日落最偏北的方位是夏至这一天,最偏南的方位是冬至这一天。于是在夏至(6月22日)、冬至(12月22日)前后的日子里,以日照计为中心,观测日出、日落的时间,并用经纬仪测定日出、日落点的方位角,描绘在障碍物仰角分布图上,构成一幅综合图。通过此图可一目了然地判别出在每个月份障碍物对日照时数的影响。附图是狮泉河测站四周障碍物仰角与夏至和冬至日出、日落方位综合图。 从图中看出,狮泉河(32°30′N、80°05′)E测站夏至这一天日出方位是60.8°,冬至这一天日出方位为11.67°,一年中日出方位变化范围达55.9°。根据这一范围内的仰角分布,可分析得出,5月中旬及8月中旬期间,障碍物仰角高达8°左右,有推迟日出时间的影响,减少了日照时数。而10月至次年2月左右,该期间的障碍物仰角低,对日出时间     

地面气温对微环境空间差异的响应——以漠河站为例

测站附近微环境条件对地面气温观测记录的影响目前还不清楚。本文对2010年漠河国家基准气候站地面观测对比试验数据进行了分析,得到如下结论:(1)年平均地面气温近障碍物点低于标准观测场内,但1、6月的月平均气温近障碍物点偏高;(2)06:00—17:00和21:00,近障碍物地点的气温偏低;18:00至次日05:00(除21:00),近障碍物点气温偏高;(3)春季各时次近障碍物点地面气温均偏低;夏季06:00—17:00近障碍物点气温偏低,18:00至次日05:00相反;秋季仅01:00、03:00、19:00、23:00近障碍物点气温偏高,其他时次相反;冬季07:00—19:00近障碍物点气温偏低,20:00至次日06:00相反。冷季近障碍物点气温偏低;暖季昼间近障碍物点气温偏低,夜间相反;(4)日最高、最低气温出现时间不同地点大体相同,最高气温近障碍物点偏低,最低气温近障碍物点偏高,但最高气温偏低绝对值大于最低气温偏高绝对值;(5)有雾情况下近障碍物地点的气温偏高几率大;雨雪多云天气近障碍物地点气温均偏低;晴朗的白天近障碍物地点的气温偏低,有风天气更明显;而晴朗的夜间近障碍物地点气温偏高,无风天气更明显;晴朗天气条件下,无风时近障碍物地点与观测场内气温差值大于有风时。结果表明,地面气温观测记录对台站观测场附近微环境改变十分敏感,微环境条件的变化将导致地面气温观测出现明显不连续性,对气候变化分析产生影响。     

台站观测环境改变对我国近地面风速观测资料序列的影响

利用中国大陆地区460个气象台站1971-2002年10m高度平均风速资料和2007年台站观测环境综合调查资料,根据环境评分分数、障碍物视宽角等影响地面观测风速的台站环境数据,将气象台站分为五类,分别对平均风速观测记录进行了比较分析。结果表明,全国范围内绝大多数未迁移台站近地面平均风速呈明显的减小趋势,冬季平均风速相对减小的趋势最大、秋季最小;在影响风速观测资料序列的台站观测环境因素中,观测场周围障碍物视宽角最为重要,随着周围障碍物视宽角的增大,风速相对减小的趋势也变得更明显;台站周围障碍物视宽角对年和季平均风速减小趋势的贡献最大,约为三分之一。因此,观测环境变化对地面风速资料序列的影响是不可忽视的重要因素。     

障碍物对风速风向影响的观测试验

随着城市化进程的加大,测站周围障碍物的存在使风观测资料失去代表性、准确性和比较性。为定量化研究障碍物对风观测的影响,开展了河北沽源构筑物观测试验,通过对比构筑物修建前后各测点的风速风向资料,分析了障碍物对风速风向的影响。分析结果显示:1障碍物对风速的衰减作用与背景风速大小有关,风速越大,衰减作用越强;2背景风速在2~6m/s时,障碍物背风面测点风速衰减随距离增大而减小,在10倍障碍物高度距离处平均约衰减15%;背景风速大于6m/s时,背风面各测点风速衰减先增大后减小,在大约5倍障碍物高度的距离处衰减最大,10倍障碍物高度的距离处平均约衰减20%~30%;3障碍物的存在使主风向的风向频率减小,对风向的影响距离为6倍障碍物高度。     

观测场四周障碍物对日照记录的影响分析

分别计算赤道、赤道与北回归线之间、北回归线、北回归线以北测站的太阳高度角和日出、日落方位,分析其变化规律,通过分析,给出我国纬度范围内日照记录受障碍物影响的范围。以宜昌站(30°42′N,111°18′E)为例,给出了测站障碍物对日照记录影响分析流程,有利于指导气象台站对障碍物影响程度的定量计算,还可为日照、太阳辐射测量仪器的安装位置的确定,提供有益的借鉴。以广州站(23°10′N,113°20′E)、宜昌站(30°42′N,111°18′E)和北京站(39°48′N,116°28′E)为例,给定障碍物,统计分析出可能影响日照记录的日数和日期、影响日内可能受到影响的时间和日照时数,以及全年最大可能影响日照时数和日照百分率。结果表明:在我国,各地日出所处方位为37°～143°,日落所处方位为217°～323°,在323°～37°方位(正北偏东或偏西)的任何障碍物对日照记录都不会产生影响;南面的障碍物及其偏东或偏西一定范围内,由于太阳高度角较高,不容易对日照产生影响;相同宽度角和高度角的障碍物,单日影响日照时数的最大值随着纬度的增高而增大,最大影响方位的障碍物对年日照百分率影响程度基本相同。     

广西地面观测场四周障碍物影响分析

引入障碍物遮挡率和遮挡程度两种评定方法 ,对广西各站观测场四周障碍物进行分析 ,结果表明 :广西地面观测场四周障碍物影响程度属于轻度或以下的台站占 5 0 % ;属于中度影响占 15 % ;达到重度占 35 %。     

浅谈黔东南自治州气象探测环境

通过选取黔东南自治州16个县地面观测环境中不符合要求障碍物累计遮挡方位及遮挡面积、日出日落方向障碍物最大仰角、遮拦仪器感应面障碍物个数进行综合评定分析,结果表明:黔东南自治州有5个县市的地面气象探测环境表现出较差,综合评分在90分以上;只有4个县市气象探测环境相对较好,综合评分在90分以上。影响气象探测环境的主要因素是外部的影响和内部建设影响。     

风观测对障碍物距离要求的定量评估

为定量评估气象站风观测对障碍物的距离要求,通过流体力学模式(Computational Fluid Dynamics,CFD)对单体建筑物进行了敏感性试验分析,并用河北沽源构筑物观测试验对模拟结果进行了验证。结果表明:(1)按照来流风速90%进行风速影响范围评估,障碍物对风速的影响距离为迎风面上3倍建筑物高度,背风面为28.5倍建筑物高度;按风向偏差10°进行风向影响范围评估时,障碍物对风向的影响距离为迎风面1.4倍建筑物高度,背风面为6.8倍建筑物高度,侧风向为2.8倍建筑物高度,垂直方向上为4倍建筑物高度。(2)对来流风速、建筑物厚度、建筑物高度、建筑物视宽角、来流风向的敏感性分析表明,10 m风速、风向测量对障碍物距高比的要求随背景风速的增大而增大;随着建筑物厚度的增大,10 m风速、风向观测对距高比的要求减小;当障碍物高度6 m时,对10 m风速、风向观测影响不明显,当障碍物高度6 m时,对距高比的要求随障碍物高度的增加而减小;随着建筑物视宽角的增大,10 m风速、风向观测对距高比的要求增大;来流风向与建筑物呈45°时,风速影响区域增大,风向影响区域水平方向增大、侧方向减小。     

广西地面观测场四周障碍物影响分析

引入障碍物遮挡率和遮挡程度两种评定方法，对广西各站观测场四周障碍物进行分析，结果表明：广西地面观测场四周障碍物影响程度属于轻度或以下的台站占50％；属于中度影响占15％；达到重度占35％。     

一个山区化工厂大气扩散的风洞模拟实验

本文介绍了作者进行的一次风洞模拟实验,目的在于研究南方某山区化工厂所在地的大气扩散能力。初步结果表明,山对于气流的影响,是该处大气扩散能力的决定因素之一。 一、障碍物后的尾流 障碍物(山或建筑物)对扩散的影响主要表现于它所导致的气流流场的空气动力学畸变(图1)。本实验中,该化工厂就处于山后     

四川部分台站迁移新旧站址观测资料对比评估

利用四川近年台站迁移新旧站址对比观测资料,采用统计检验方法,对新旧站址观测资料进行对比评估.结果表明：迁站后观测环境得到改善,热岛效应影响减小,气温降低,相对湿度和风速升高.迁站对气温极值的影响大于平均值,对降水、相对湿度和风向的影响较大,新旧站址的风向一致性较差.由于旧站址遭受破坏的程度,周边障碍物的存在形式、所处方位、距离、下垫面状态及迁移距离、高差等的不同,造成对气象要素的影响程度会不同,从而造成迁站对各站及各要素影响的差异.     

国家气候观象台建设观测环境问题

城市化对全国气象台站观测环境造成了严重影响.针对国家气候观象台建设中观测环境的评估和新选址问题进行了讨论.国家气候观象台的环境选择必须较好地反映本地较大范围的气象要素特点.避免局部地形、障碍物或者人为因素的影响.观测环境下垫面与区域地表一致有利于真实反映区域的实际情况,但在部分陆面特征中,农业生产也会对部分气象要素的观测造成影响,这些在具体观测项目中要作具体考虑.对于受城市化影响的气象台站,在新建国家气候观象台的同时保留原观测站是比较好的选择.     

陕西气象台站历史沿革信息存在的问题

依据<气象台站历史沿革数据文件格式(QX/T 37-2005)>,制作陕西地面、高空气象台站历史沿革数据文件,对陕西省气象台站历史沿革档案状况和历史沿革信息存在的问题进行了分析,发现陕西台站历史沿革信息主要存在:对台站位置的变化记录不详细或记录错误、台站周围障碍物没有记录或记录不全、观测仪器记录不详细或没有记录、台站沿革有关记录相互矛盾等问题,造成台站沿革数据不完整,使资料的利用存在缺憾.     

晴空散射辐照度与太阳直接辐照度之比——全天守恒

散射辐照度与直接辐照度之比全天守恒。虽然它的绝对值决定于大气状况、地面的反射及水平方向障碍物。但在乡村,一旦这值确定,它将会持续一天以上。在城市及严重污染地区,其日变化可很大。     

改善观测场条件的想法

为了解决气象台站及其观测场仪器的安全,各台站都有修建院墙的必要。但是气象台站由于一般占地面积较小,使得所建砖(土)院墙往往距离观测场围栏很近,不符合观测场围栏距离成排的障碍物至少是该障碍物高度的十倍以上的要求。如果采用“三角铁铁丝网格围栏”院墙就可以达到安全美观,而又不影响观测     

小环境变化对地面风观测的影响

风为气象观测的四大要素之一。随着经济建设的不断发展,以前受环境影响较小的风的测点周围,不断形成新的障碍物。这在一定程度上导致风向改变,风速失实,风的历史资料出现不连续性波动。 现以松滋站小环境变化对地面风速的影响为例,对此问题作简要分析。为便于比较,只取有EL型风速仪观测的1974～1997年的24年资料。     

VA-320型超声涡旋风向风速计

超声涡旋风向风速计是一种新的测风仪器。目前美国、日本都已有产品出售。美国国家数据浮标计划中已大量采用。本文介绍的是日本石川产业株式会社生产的VA-320型风向风速计。大家知道,如果在流动的气体中放置障碍物,就会产生涡旋状的扰动。接连不断所产生的涡旋之间的间隔是一定的,障碍物愈宽,涡旋间隔愈大。因此,下面的数学式成立: F=SV/dF为涡旋频率;V为气体流速;d为障碍物宽度;S为常数。将超声波束与障碍物后方的涡旋通路正交,因为从此通路连续通过的正、反方向的涡旋扰乱了超     

甘肃省气象探测环境现状调查评估及保护措施

伴随着社会经济的快速发展,气象探测环境遭受严重影响和破坏,已威胁到气象探测数据的准确性和代表性。为此,根据国家级地面气象观测站探测环境调查评估方法,以甘肃省为例,对影响地面气象台站探测环境的设施现状、变化趋势及破坏原因进行分析研究。结果表明:甘肃全省地面气象观测站探测环境评为"优"的占12.3%、"良"的占42.1%、"差"的仅占8.6%,且"差"的均为一般站,基本站无"优",表明基准站探测环境整体较好。各评估项目中周边建筑物或植物、日出和日没仰角3项得分率低,基准站的各评估项目得分率较高。全省超标障碍物的平均遮挡率为53.1%,主要受站外障碍物遮挡影响,其中基准站障碍物遮挡最小,基本站最大。全省地面气象观测站站址迁移率为67.9%,一般站自建站至今未迁移的占比最高,2008年至今90%以上的迁站主要因探测环境破坏和城市规划建设影响。遏制这种局面需要建立探测环境分类保护机制,对可能影响探测环境的建设项目纳入当地政府有关部门的并联审批程序,建立国家级气象站探测环境评估和管理系统,从技术、管理上实现全省站点探测环境的动态评估和自动化管理。     

密云气象站探测环境对风观测影响的定量评估

利用密云、上甸子气象站逐时风资料,分析了两站20年风速变化特征。在此基础上,采用CFD模式研究了密云站周边障碍物对观测场风速的定量影响。(1) 2004年后密云站探测环境对观测场风速造成了严重影响,2004—2013年年平均风速较1994—2003年的平均风速减小了27.2%,主导风级下降。(2) 8个方位4种风速条件的64组算例CFD模拟显示,模拟结果能较好地体现密云站风速衰减的现象,其中,在SW、W、NW方向模拟衰减量较观测资料分析的衰减量大,说明该方向探测环境在前后阶段是逐渐变化的。S、SE、N方向模拟结果与观测资料分析较为一致,说明前后两个阶段的变化确实是由周围建筑物变化引起的。E和NE方向虽建筑物影响不明显,但树木的存在是导致密云站风速降低的主要原因,风速衰减率可达20%左右。