基于区域自动站库车市辖区气温精细化特征分析.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sS e p 收稿日期:基金项目:阿克苏地区气象局科研课题项目(AK S )资助.作者简介:彭江良(),男,硕士,高级工程师.主要从事天气预报服务和气候研究工作.通信作者:吴芳(),女,大学,高级工程师.主要从事综合观测和气象服务工作.基于区域自动站库车市辖区气温精细化特征分析彭江良,卢英,代君梅,吴芳(新疆库车市气象局,库车 ;新疆阿克苏市气象局,阿克苏 )摘要:为了细致了解库车市山区、平原、沙漠等不同下垫面气温特征,文章基于 年 月 年 月库车市辖区 个区域自动气象站资料,利用气候学方法和a r c g i s 反距离权重插值方法分析了气温时空分布,并与库车城区本站对比,为作物种植布局和山区、平原乡镇温度精细化预报提供参考依据.关键词:区域自动站;库车;气温特征;下垫面中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:X()R e f i n e dc h a r a c t e r i s t i c sa n a l y s i so fa i r t e m p e r a t u r e i nK u q ad i s t r i c tb a s e do nr e g i o n a l a u t o m a t i c s t a t i o nP e n gJ i a n g l i a n g,L uY i n g,D a i J u n m e i,WuF a n g(K u q aM e t e o r o l o g i c a lB u r e a uo fX i n j i a n g,K u q a ;A k s uM e t e o r o l o g i c a lB u r e a uo fX i n j i a n g,A k s u )A b s t r a c t:I no r d e r t ou n d e r s t a n dt h et e m p e r a t u r ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tu n d e r l y i n gs u r f a c e ss u c ha sm o u n t a i n o u sa r e a s,p l a i n sa n dd e s e r t s i nK u q a i nd e t a i l,b a s e do nt h ed a t ao f r e g i o n a l a u t o m a t i cw e a t h e rs t a t i o n s i nK u q ad i s t r i c t f r o mO c t o b e r t oD e c e m b e r ,t h i sp a p e ra n a l y z e s t h es p a t i a la n dt e m p o r a l d i s t r i b u t i o no f t e m p e r a t u r eb yu s i n gc l i m a t o l o g ym e t h o da n da r c g i s i n v e r s ed i s t a n c ew e i g h t i n t e r p o l a t i o n m e t h o d C o m p a r e d w i t ht h es t a t i o ni n K u q a,i tp r o v i d e sar e f e r e n c ef o rc r o pp l a n t i n g l a y o u t a n df i n e t e m p e r a t u r ep r e d i c t i o n i nm o u n t a i n o u sa n dp l a i nt o w n s K e yw o r d s:r e g i o n a l a u t o m a t i cs t a t i o n;K u q a;t e m p e r a t u r ec h a r a c t e r i s t i c s;u n d e r l y i n gs u r f a c e引言随着全球变暖,气象要素作为与人类生产、生活关系最密切的生态环境要素,日益引起人们的重视.地表环境差异及其人为或自然因素造成的下垫面变化,必然会引起热量、水分等能量平衡和物质输送发生改变,从而影响局地甚至更大尺度的气候变化.有学者分析了城区不同下垫面对气温的影响,探讨了种平均气温统计算法及其偏差产生原因,分析了西宁市区气温变化特征,取得了很多有价值的成果 .彭江良等分析了库车站和新建机场不同地表气象要素特征;吴烨等分析指出巴音布鲁克高寒区风向、风速、气温等气象条件主要受地形因子与海拔影响;江远安等分析了塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠及其周边地区气候变化特征;霍文分析了塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地与自然沙地不同下垫面局地性气候差异;严坤等分析了塔里木沙漠腹地人工灌溉林地小气候特征及其影响因素,并与林地外原气 象 水 文 海 洋 仪 器S e p 始流沙地进行了对比;凌峪泉 分析了塔克拉玛干沙漠的气候特征及其变化趋势,得出受地形和海拔的影响,气温的年较差与日较差受下垫面作用很明显;毛东雷等 探讨了塔克拉玛干沙漠南缘与昆仑山北麓之间策勒绿洲沙漠过渡带个不同下垫面风速、温度、湿度等小气候特征及其空间差异;李江风 阐述了塔克拉玛干沙漠和周边山区气候的成因和特征,指出在塔克拉玛干沙漠边缘,由于人工绿地和植被的面积增大及其蒸腾作用的加强,必然导致人工绿地及附近区域近地层相对湿度、温度、地表温度等水热条件发生改变,这些绿洲区域与周围干燥气候的差异能够形成热力环流;张强等 对比分析了夏季典型晴天敦煌绿洲与周围荒漠戈壁背景近地面层大气特征的差异,指出绿洲具有降温、保湿、风屏等小气候效应;吴烨等 分析了塔克拉玛干沙漠自然沙面与人工绿地的小气候特征差异,指出在增温时段绿洲相对于沙漠属冷岛,降温时段属热岛,下垫面的差异对小气候影响十分显著,绿洲区存在较强的“冷岛效应”和“湿岛效应”;晏海等 分析北京城市局地气温时空变化特征,呈现出“城市热岛”和“公园冷岛”效应;郭凌曜 分析湖南省常德市城区和城郊各气候要素的变化,指出城市气候有“热岛”“干岛”效应.库车市位于新疆阿克苏地区东部,由于距离海洋较远,加上周围高大山脉和高原阻挡,水汽难以到达,故形成干旱气候.库车有山区、沙漠戈壁、绿洲等多种下垫面,受不同下垫面和热力差异影响,其气象要素特征与其他地区不同.目前利用自动气象站资料对不同下垫面气温特征的研究较少,认识还不够深入.文章利用库车市辖区自动气象站气温资料进行细致分析,以期深入了解气温精细化特征和分布规律,从而为气温精细化预报和热量资源合理开发利用提供参考依据.资料和方法库车市辖区有个乡、个镇,在每个乡镇和大龙池、大峡谷、盐水沟等主要景点及大型煤矿附近均建有自动气象站,大部分气象站建于 年后,目前有 个站(其中分布在阿格乡和北部山区共 站).根据库车乡镇的位置和区域站分布,选择辖区所有乡镇、主要景点、煤矿等 年 月 年 月较完整的资料进行气温要素精细化特征分析,与库车本站同期观测资料进行对比,利用a r c g i s 软件反距离权重插值方法分析关键气象要素的空间分布,以便细致了解山区、平原、沙漠等不同下垫面各乡镇、主要景点、矿区测站的气候特征.库车市地势北高南低,北部山区海拔最高达 m,南部平原海拔最低为 m,绿洲主要分布在库车西部和西南部,及 国道沿线的牙哈镇、二八台镇.山区气温随着海拔、地形地势而变化,海拔 (大龙池)m(夏阔坦煤矿)为高山区;海拔 (阿格乡阿艾村)m(阿格乡贝迪里克村)为中山区;海拔 (阿格乡康村)m(伊西哈拉镇)为低山区.平原乡镇海拔为 (牙哈镇克里西村)m(塔里木乡).根据地形地貌及下垫面特征,库车平原地区代表绿洲下垫面的站有:库车本站、阿拉哈格镇、比西巴格乡、齐满镇、哈尼喀塔木乡和阿克吾斯塘乡;沙漠戈壁区域代表站有:玉奇吾斯塘乡、牙哈镇、牙哈镇克里西村、天河厂、雅克拉站和二八台镇;沙漠绿洲过渡地带(沙生、盐碱植被或周围 m范围有稀疏植被)代表站有:城北水厂、工业园区、龟兹机场、乌恰镇、伊西哈拉镇、墩阔坦镇和塔里木乡.目前每个乡镇均有自动气象站且符合国家气象局标准,资料采集和处理均符合气象行业相关技术规范要求.由于区域站均为无人值守站,如阿格乡大峡谷、阿格乡、大龙池等站地处山区,冬季封山,路况较差,通信信号和数据传输不稳定,设备维护较为困难,因设备故障、信号传输中断造成的数据缺失或异常值直接删除,个月数据缺失超过d即将该月数据删除.结果分析 各月气温变化和年平均气温分布特征由于库车市辖区站点较多,选取大龙池、伟晔煤矿、大平滩煤矿和大峡谷为山区代表站,库车本站代表平原中部和北部乡镇,东部和南部平原分别以二八台和塔里木乡为代表站.从各月平均气温(图)可以看出,各站气温均有明显的季节变化,但数值有差异.各站气温均在月达到a中最高值,库车本站月平均气温为 ,月平均气温最高为 (二八台镇,比库车本站高 ),月平均气温 最 低 为 (大 龙 池,比 库 车 本 站 低 );月气温为a中最低值,库车本站月平均气温为 ,月平均气温最低为 第期彭江良,等:基于区域自动站库车市辖区气温精细化特征分析(大龙池,比库车本站低 ),月平均气温最高为 (玉奇吾斯塘乡,比库车本站高 ).图库车市山区和平原代表站各月平均气温曲线从库车市各乡镇和山区建站以来同期年平均气温分 布 得 出,库 车 本 站 同 期 年 平 均 气 温 为 ,比历年偏低 ,可能与冷空气活动频繁有关.年平均气温的最高值出现在库车东南部二八台镇,为 ,比库车本站偏高;年平均气温最低值位于大龙池,为,比库车本站偏低 ,其次是俄矿和锰矿号矿,为 ,俄矿南部、东风煤矿至盐水沟一带煤矿、景区、国道站点为 ,年平均气温最大值为山区与平原接壤的玉奇吾斯塘乡、牙哈镇、二八台镇,为 ,其余乡镇为 .库车辖区年平均气温的最高值与最低值相差 .库车市域太阳辐射、天气系统影响基本一致,为同一气候区,山区受不同海拔和地势影响,近a高、中、低山区年平均气温分别为,;平原地区受不同下垫面地表特征影响,绿洲区、沙漠戈壁区、沙漠绿洲过渡区年平均气温分别为 ,.由于地形及下垫面特征和地表差异影响造成年平均气温分布特征为:沙漠戈壁沙漠绿洲过渡地带绿洲区域山区.极端最高气温分布特征从 极 端 最 高 气 温 分 布 得 出:库 车 本 站 为 ,与阿克吾斯塘乡、比西巴格乡、乌恰镇、齐满镇、阿拉哈格镇等中部和西南部绿洲平原区域测站较为接近(相差 ).极端最高气温 最 高 值 出 现 在 辖 区 最 南 部 的 塔 里 木 乡(),最低值出现在北部山区锰矿号矿(),极端最高气温最大值与最小值相差 .这是由于气温分布主要受天气系统及海拔、地形地貌和下垫面特征影响,从北部山区至南部平原气温随海拔降低而升高.通过资料分析,极端最高气温和 高温日多出现在夏季,年平均高温日最大值出现在塔里木乡和二八台镇(均为 d),库车本站为d.除了大龙池外,各乡镇和景点均出现 高温天气,但中、高山区 高温日很少超过d,绿洲平原乡镇多为 d.统计极端高温平均值得出:高山区为 ,中山区为 ,低山区为 ,绿 洲 区 域 为 ,沙 漠 区 为 ,绿洲沙漠过渡区为 ;统计年平均 高温日得出:高山区为 d,中山区为 d,低山区为 d,绿洲区域为 d,沙漠区为 d,绿洲沙漠过渡区为 d.高温日数与平均气温分布特征一致,从北部高海拔山区至南部平原数值均依次增大.由于在新疆南部等暖温带西北干旱区,库车市辖区日最高气温多出现在:前后.沙漠戈壁区域由于地表多为干燥且比热容小的沙土、砾石覆盖,植被稀少,地表导热快,接收太阳辐射后地表迅速升温,造成 以上高温日多分布于库车市靠近沙漠戈壁区域的南部、东部乡镇(如二八台镇和塔里木乡及附近区域),极端最高气温达 ;山区受海拔和地形影响,俄矿以北至锰矿号矿和大龙池等海拔在 m以上区域,以及库车市辖区西、北部高海拔山区夏季日最高气温均低于,俄矿至东风煤矿一线南部及海拔在 m以下山区均有 高温分布,而在库车市中部偏西的绿洲区域,由于农田植被、林地等覆盖面积相对较大,与沙漠戈壁相比,夏季最高气温和 以上高温日数均偏小,说明午后增温时段绿洲区域受植被蒸腾及农田灌溉影响,存在降温效应,相对于沙漠属冷岛,空气温度比沙漠戈壁下垫面的温度低,表现出绿洲在夏季有降温效应等,为平原绿洲乡镇比靠沙漠戈壁区域的 高温日数和夏季极端最高气温分布偏少的可能原因.极端最低气温分布特征从极端最低气温分析得出,库车本站极端最低气温为 ,气温最低值出现在北部山区大龙池(),最高值出现在牙哈镇克里西村(),极端最低气温最大与最小 值相差 .统 计 极 端 低 温 平 均 值 得 出:山 区 为 ,绿洲区为 ,沙漠区为气 象 水 文 海 洋 仪 器S e p ,绿洲沙漠过渡区为 .年均低温 日 数()分 布 为:山 区 为 d,绿洲区域为 d(其中库车本站为 d),沙漠区为 d,绿洲沙漠过渡区为 d.由于大龙池海拔高,冬季冷空气翻山常滞留一段时间而形成冷湖,冬季最低气温可低至 左右且 的低温日数偏多.极端最低气温高值出现在牙哈镇克里西村,原因可能是该站位于与浅山区接壤的平原绿洲北部,浅山区可以阻挡一部分冷空气.分析表明绿洲区极端低温平均值()较沙漠区()偏高了 ,绿洲区年均 低温日数(d)较沙漠区(d)偏少 d,绿洲区年较差()较沙漠区()偏低 .与绿洲区域相比,沙漠区、绿洲沙漠过渡区极端最低气温较低,且 的低温日数较多,原因可能是沙漠区及绿洲沙漠过渡区人烟相对稀少,冬季热量排放相对偏少,且下垫面多为比热容较小的沙石或沙砾,冬季夜间辐射降温快.结束语文章对库车市山区、平原和沙漠等不同下垫面的气象资料进行综合分析,得出以下结论:)近a高、中、低山区年平均气温分别为,山区气温差异主要受海拔和地形影响;由于受不同下垫面地表特征差异影响,绿洲、沙漠戈壁、沙漠绿洲过渡地带年平均气温分别为 ,.)极端最高气温和 高温日数分布特征为:沙漠戈壁沙漠绿洲过渡地带绿洲区域山区.极端最低气温平均值分布显示,山区和沙漠区为冬季严寒区,以下低温日数分布为:山区最多、沙漠戈壁区次之、绿洲区最少.)夏季午后绿洲区域存在降温效应,相对于沙漠属冷岛,空气温度比沙漠戈壁下垫面的温度低,平原绿洲区域 以上高温日数和夏季极端最高气温较沙漠戈壁区域偏少.通过上述结论可知,库车市冬季干冷,夏季炎热,气温分布具有较大的空间差异,最低气温呈现出城区和中部平原高、北部山区和南部靠近沙漠区域低的分布趋势.参考文献:朱西存,赵庚星局地不同下垫面对气象要素的影响及其气候效应J中国生态农业学报,():蔡彤,柯莉萍,陈银东,等不同下垫面对气温的影响J气象水文海洋仪器,():,高翔,高瑞华,丁锡强,等日平均气温算法的比较分析J气象水文海洋仪器,():朱宝文,张令振,谢启玉,等 年西宁市区气温变化特征J气象水文海洋仪器,():彭江良,卢英,黄文君,等库车站和新建机场气象要素特征对比分析J沙漠与绿洲气象,():吴烨,巩庆,黄向春,等巴音布鲁克高寒区气象观测资料分析J沙漠与绿洲气象 ,():江远安,陈鹏翔,邵伟玲,等近 a塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠及其周边地区气候变化特征的对比分析J沙漠与绿洲气象,():霍文塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地与自然沙地局地气候差异研究D南京:南京信息工程大学,严坤,李生宇,雷加强,等塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地生长季的小气候特征J水土保持通报,():凌峪泉塔克拉玛干沙漠的气候特征及其变化趋势J中国沙漠,():毛东雷,雷加强,李生宇,等策勒绿洲沙漠过渡带小气候 的 空 间 差 异 J中 国 沙 漠,():李江风塔克拉玛干沙漠和周边地区天气气候M北京:科学出版社,张强,王胜绿洲与荒漠背景夏季近地层大气特征的对比分析J冰川冻土,():吴烨,霍文,何清,等塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候的差异性J水土保持通报,():,晏海,曾凤,董丽北京城市局地空气温度时空变化特征分析J生态环境学报,():郭凌曜城市化对局地气候的影响分析J气象与环境科学,():