景德镇市不同下垫面温度特点及预报

摘要：本文分析了景德镇地区不同下垫面的温度特点，并建立了不同下垫面最高、最低温度预报方程，可为城市规划、业务实验提供科学依据及参考。
论文关键词：温度,观测,分析

　　不同下垫面的温度是不同的，目前，在我国城市之中最主要的下垫面有二种：一是水泥地面、一是草面。随着城市化规模的不断扩大、城市化人口的增加以及人们对生活环境和生活质量要求的日益提高，及城市规划的要求，迫切需要知道不同下垫面的温度特点。为开展城市多样性的环境温度预报服务，景德镇市气象局提出了城市气象环境温度预报服务系统研究这一课题，对草面、水泥地面温度进行了长期对比观测，以期发现草面和水泥地面温度特点，并进行预报。

　　2 项目仪器设置及方法

　　2.1对比观测仪器设置

　　对比观测仪器设置：水泥路面温度观测下垫面采用1米×1米×10厘米的水泥板，水泥板水平埋入土中，上表面与地面齐平，水泥板中央预留有与半个温度表水平表身相一致的两个凹槽。仪器安置在浅层地温场东1米，东西向小路南10厘米处。草面温度观测场地选择在浅层地温场西侧，草地面积1米×1米，草面高度不高于10厘米。温度表水平安装在距地6厘米的支架上，支架应使用木质结构，草面温度表南北向位置与地面温度表大致保持一致。观测踏板安置参照浅层地温场要求[1]。

　　2.2 对比观测项目与方法

　　对比观测项目为最高、最低温度。方法为每天人工肉眼观测。

　　3 对比观测资料分析

　　不同下垫面的温度是有明显差异的，但有什么特征和变化规律，并不是一个清晰的概念[2，3]。本次对比实验数据选取水泥地面和草面做为不同下垫面，水泥地面选取江西省乐平市气象站2005年12月至2006年10月资料，草面选取江西景德镇市气象站2006年1月至2007年2月资料。

　　3.1 水泥地面温度特点

　　3.1.1 水泥地面温度月分布特征

　　对2005年12月至2006年10月乐平市每天观测的最高、最低水泥地面温度进行各月平均，得到表1。

　　表1 2005年12月至2006年10月乐平市水泥地面温度(℃)月分布

　　水泥面T/月

　　200512

　　200601

　　200602

　　200603

　　200604

　　200605

　　200606

　　200607

　　200608

　　200609

　　200610

　　平均最高

　　19.4

　　18.0

　　16.2

　　28.1

　　37.3

　　40.3

　　44.4

　　51.2

　　56.3

　　44.4

　　35.1

　　月极端最高

　　26.5

　　35.0

　　36.7

　　44.1

　　49.7

　　57.2

　　57.3

　　60.0

　　66.8

　　60.6

　　45.5

　　平均最低

　　1.9

　　4.2

　　6.0

　　8.5

　　15.1

　　20.2

　　23.7

　　27.7

　　27.5

　　20.6

　　18.9

　　月极端最低

　　-5.7

　　-4.0

　　-0.5

　　-1.3

　　7.6

　　14.0

　　19.2

　　24.2

　　22.5

　　16.0

　　14.0

　　从上表可以看到，水泥地面温度具有与气温一致的月变化，且明显较气温高，1-6月一致上升，7、8月到达最高点，之后又明显降低。水泥地面最高温度在7月、8月最高温度一般都可达50℃以上，极端最高接近70℃，而5月、6月也可达40℃以上，极端最高接近60℃。水泥地面最低温度全年大部在0℃以上，最小05年12月平均月最低1.9℃，极端最低-5.7℃。最大2006年8月，平均最低27.5℃，极端最低22.5℃。

　　3.1.2 水泥地面温度与气温比较

　　为比较水泥地面温度与气温，将观测时段中每天的水泥地面最高温度、最低温度与相应每天的最高气温、最低气温进行差值，并逐月平均。

　　表2 2005年12月至2006年10月乐平市水泥地面T泥高-TG与T泥低-TD(℃)月分布

　　要素/年月

　　200512

　　200601

　　200602

　　200603

　　200604

　　200605

　　200606

　　200607

　　200608

　　200609

　　200610

　　高温之差

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　T泥高-TG

　　月均值

　　7.8

　　6.8

　　5.9

　　9.9

　　12.1

　　13.1

　　13.8

　　16.4

　　21.2

　　14.6

　　7.9

　　月最大

　　14.2

　　14.3

　　15.1

　　18.4

　　19.1

　　25.2

　　22.1

　　22.9

　　29.4

　　24.3

　　13.8

　　月最小

　　-0.2

　　0.3

　　-3.8

　　0.4

　　0.7

　　1.9

　　-1.2

　　2.5

　　3

　　2.5

　　1.9

　　低温之差

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　T泥低-TD

　　月均值

　　-0.7

　　0.1

　　1.2

　　-0.2

　　0.3

　　1.0

　　1.0

　　1.2

　　1

　　0.5

　　0.5

　　月最大

　　1.3

　　3.2

　　10.6

　　3

　　6.9

　　7.6

　　3.4

　　2

　　4.4

　　5.2

　　1.8

　　月最小

　　-3.4

　　-2.5

　　-1.2

　　-1.6

　　-3.6

　　-0.9

　　-0.3

　　-0.2

　　-0.2

　　-0.9

　　-1

　　表中T泥高-TG表示水泥地面最高温度与最高气温之差，T泥低-TD表示水泥地面最低温度与最低气温之差，下同。

　　水泥地面最高温度远比最高气温高，2006年4-8月的月均差值均在10℃以上，最大8月份平均月均差值达21.2℃，极端最大温差达29.4℃。而其它月份也有5-10℃的差值。即盛夏水泥地面最高温度较最高气温偏高可达20-30℃，冬春季偏高较小，也可达6-10℃。水泥地面最低温度与最低气温的差距则不是很明显，最大月均差1.2℃，最小-0.7℃，总体来讲偏高的时段还是明显偏多，11个月中仅有二个月均偏低，而且绝对值也较小。

　　3.1.3 不同天气下的水泥地面温度与气温之比较

　　表3不同天气情况下水泥地面T泥高-TG与T泥低-TD(℃)总体特征

　　T泥高-TG

　　T泥低-TD

　　晴

　　13.8

　　0.3

　　雨

　　7.

1

　　0.9

　　阴

　　6.8

　　1.0

　　多云（阴）雨相间

　　13.2

　　1.1

　　将天气分为晴（无降水，且日照>3.0）、雨（无日照且有降水）、阴（无日照也无降水）、多云（阴）雨相间四种类型，对所有观测时段内T泥高-TG和T泥低-TD进行平均，可得天气对水泥地面温度影响的总体特征。对T泥高-TG而言，晴时最大，平均可达13.8℃，阴、雨时最小，在7℃左右。值得注意的是多云（雨）相间天气的T泥高-TG接近晴天，即只要有少量的日照时，水泥地面温度也可以升得较快,并与气温有较大差值。而T泥低-TD，天晴时最小，仅有0.3℃，而阴、雨、多云（阴）雨相间的天气时都很接近，在1℃附近。

　　天气晴朗时，水泥地面温度较当天最高气温高出近20℃。与各月水泥地面与气温最高、最低之差均值比较，晴时的T泥高-TG都明显比均值偏大，而T泥低-TD都比均值偏低，即天气晴朗时，水泥地面最高温度越高，而最低温度则越低。有降水且无日照时，T泥高-TG虽然也大都在0℃以上，但明显偏小，基本都在5-6℃以内。与各月水泥地面与气温最高、最低之差均值比较，雨时的T泥高-TG都明显比均值偏低，其中8月份可偏低18℃以上，4-7月、9月可偏低10℃左右。而T泥低-TD都比均值偏高，但幅度较小。即天气阴雨时，水泥地面最高温度明显降低，而最低温度又会升高。

　　3.2 草面温度特点

　　3.2.1 草面温度月分布特征

　　对2006年1月至2007年2月景德镇市每天观测的最高、最低草面温度进行各月平均，得到表4。

　　表4 景德镇草面温度(℃)月分布特征

　　要素/月

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　11

　　12

　　平均最高

　　18.9

　　17.8

　　28

　　34.2

　　36.0

　　39.1

　　42.8

　　45.8

　　38.0

　　35.1

　　24.1

　　19.5

　　月极端最高

　　39.9

　　35.1

　　46.4

　　47.4

　　56.7

　　45.2

　　48.5

　　50.0

　　48.3

　　42.8

　　35.2

　　26.7

　　平均最低

　　1.9

　　3.8

　　6.8

　　14.4

　　16.9

　　20.9

　　25.0

　　23.8

　　18.4

　　16.6

　　9.0

　　1.5

　　月极端最低

　　-6.3

　　-5.2

　　-5.7

　　7

　　10.8

　　16.1

　　22.4

　　19.6

　　14.3

　　11.5

　　4

　　-3.8

　　表内数据为景德镇市气象台2006年1月至2007年2月的草面温度分布情况。其中3-12分别2006年3月-2006年12月的逐月要素平均。而1为2006年1月和2007年1月的平均，2为2006、2007年２月平均，下表同。

　　从景德镇草面温度月分布特点可以看到，草面温度也具有气温相似的月变化，一年中７月、８月最高，这二月的平均最高草面温度可达40℃以上，而极端最高草面温度在3-10月均可达50℃左右。草面最低温度在6-8月可达20℃以上，12月、1月、２月较低，均值可在5℃以下。极端最低最低气温在冬季可降至-5∽-6℃。

　　3.2.2 草面温度与气温比较

　　表5景德镇草面T草高-TG与T草低-TD(℃)月分布特征

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　11

　　12

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　T草高-TG

　　月均值

　　7.6

　　8.4

　　11.9

　　9.41

　　9

　　8.8

　　9

　　10.5

　　8.5

　　8

　　5.4

　　6.1

　　月最大

　　23

　　24.4

　　22.9

　　20

　　24.8

　　12.8

　　11.9

　　14.7

　　12

　　13.2

　　10.6

　　10

　　月最小

　　-1

　　-2.2

　　-3.1

　　-2.4

　　-0.7

　　1

　　1.2

　　1.6

　　-1.5

　　-2.6

　　-1.4

　　-0.7

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　T草低-TD

　　月均值

　　-1.9

　　-1.6

　　-3.2

　　无

　　-1.3

　　-1.7

　　-1.5

　　-1.7

　　-1.8

　　-2

　　-2.2

　　-2.6

　　月最大

　　1.2

　　0.8

　　-0.6

　　无

　　11.8

　　-0.6

　　-0.7

　　-1

　　-0.4

　　-0.7

　　-0.4

　　-0.3

　　月最小

　　-5.1

　　-6.7

　　-6.8

　　无

　　-3.9

　　-3.4

　　-2.7

　　-3

　　-4.1

　　-3.3

　　-7.1

　　-5.2

　　表中无表示无观测值， T草高-TG表示草面最高温度与最高气温之差，T草低-TD表示草面最低温度与最低气温之差，下同。

　　草面最高温度一般来讲明显高于最高气温，2-10月T草高-TG均值可达10℃左右，最大月份可达11-12℃，其它月份也在6℃以上。极端情况下草面最高温度可高于最高气温20℃以上，而这种情况在1-5月均可出现，盛夏(6-8月)反而不易出现。草面最低气温却比最低气温更低，平均要低2-3℃左右，极端情况下可低5-7℃，这种情况一般出现在11月-来年3月。

　　3.2.3 不同天气下的草面温度与气温之比较

　　表6不同天气情况下草面T草高-TG与T草低-TD(℃)总体特征

　　T草高-TG

　　T草低-TD

　　晴

　　10.7

　　-2.6

　　雨

　　3.2

　　-1.2

　　阴

　　7.8

　　-1.6

　　多云雨相间

　　10.5

　　-2.1

　　从表6可看到，草面最高气温在不同的天气条件下总体来讲都比最高气温高，而草面最低气温则都比最低气温低。天气晴时，T草高-TG最高，平均达10.7℃，而T草低-TD最低，平均为-2.6℃。有降水且无日照时T草高-TG最低，而T草低-TD最高，阴天介于这二者之间，多云雨相间时T草高-TG和T草低-TD都接近晴天状况。

　　从草面最高温度与最高气温之差的月均来看，晴天时一般温差都可达10℃左右或以上，全年月变化不明显，9-12月稍低，1-5

月可达12-15℃。而雨时，差值较小，一般位于2-5℃。阴天介于晴、雨之间。而多云（阴）雨相间天气时的温差各月分布都与晴天较为接近。

　　从草面最低温度与最低气温之差的月均来看，晴天的温差在-3℃以下,雨时，温差也<0℃，但绝对值减小。阴天的温差一般介于晴、雨之间，而多云（阴）雨相间时的温差与晴天接近，但全年无明显月变化。

　　4 水泥地面及草面温度预报方程

　　根据对比实验取得的数据，采用多元回归方法，选取相关较好的一些气象因子，可建立水泥地面和草面最高、最低温度的预报方程。下面以夏季为例，草面和水泥地面最高温度的预报因子为最高气温、天气类型(晴为1、多云为2、阴为3、雨为4)、紫外线强度。水泥地面和草温最低温度预报因子为：最低气温、天气类型、紫外线强度。各预报方程如下。

　　水泥地面最高温度预报方程：y= -1.182+1.321X1+0.163X2+2.493X3 …1

　　草面最高温度预报方程：y= 6.038+1.201X1-1.454X2+0.640X3 ….2

　　方程1、2中X1为最高气温，X2为天气类型，X3为紫外线强度。

　　水泥地面最低温度预报方程：y= 7.879+1.08X1-1.251X2-3.182X3 ….3

　　草面最低温度预报方程：y= -5.653+0.971X1+1.020X2+0.514X3 ………4

　　方程3、4中X1为最低气温，X2为天气类型，X3为紫外线强度。

　　5 城市环境温度业务服务平台

　　根据以上分析和建立的方程，形成了城市环境温度业务服务平台，该业务平台利用Dephi程序写成，每天定时利用预报资料对不同下垫面温度进行预报，并自动生成“12121”语音信息，已投入正式业务运行。

　　6 结论与讨论

　　本文分析了景德镇地区不同下垫面的温度特点，并建立了不同下垫面最高、最低温度预报方程，主要结论如下：

　　(1) 相同地段草温、水泥面温度较气温日变化强烈，主要表现为最高气温更高，在天气较好时，水泥地面最高温度在夏季可达50-70℃，草面最高温度也可达50℃以上。但不同下垫面的最低温度与与最低气温之差的幅度较小，水泥地面最低温度一般高于最低气温，而草面最低温度一般低于最低气温。

　　(2) 不同下垫面温度变化与天气好坏有较大关系，天晴时水泥地面、草面最高温度与最高气温相差更大，而最低温度与最低气温相差则更小。下雨时，则反之。

　　(3) 不同下垫面温度一般具有与气温同样的月变化。水泥面温度与气温之差也有较为明显的月变化，但草面温度与气温之差则无明显月变化。

参考文献：
[1] 中国气象局编定.地面气象观测规范.北京:气象出版社，1979.
[2] 刘熙明，喻迎春，雷桂莲等.应用辐射平衡原理计算夏季水泥路面温度[J].应用气象学报,2004,(15):623-628
[3] 唐传师.南昌市城、郊气温对比分析[J].江西气象科技.2004(27):16-18.

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