太原观象台站址迁移对气温变化的影响分析

于刚义　溪玉香　郗秉韬

摘 要：站址迁移是造成台站气温观测资料差异的重要原因之一。利用太原观象台旧址1993—2012年平均气温观测资料序列，对新址2013年气温进行显著性检验，分析了站址迁移对该站气温产生的影响；利用观象台2013年新、旧站址逐日气温观测资料，对气温进行差值平均值和差值标准差分析，定量分析了站址迁移对其气温产生的影响程度，并对该站新、旧址观测资料的应用给出了建议。

关键词：站址迁移；气温变化；差异分析；观测站

中图分类号：P423 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.029

太原观象台旧址位于太原市小店区殷家堡村南，地处城市中心，气象探测环境已严重恶化，2013-01-01，该站站址迁移至太原市小店区北格镇张花村东北，新、旧站址直线距离18.4 km。由于站址迁移可能对该站观测资料均一性产生影响，从而影响到该站旧址和新址观测资料的有效应用，本文利用观象台旧址1993—2012年间这20年的观测资料，对其新址2013年的平均气温观测资料进行显著性检验；利用观象台2013年新、旧站址观测资料，对气温进行差值平均值和差值标准差分析，定量分析了该站站址迁移对其气温产生的影响程度，并对该站新、旧址观测资料的应用给出了建议，以便为各类气象资料的应用工作提供参考。

1 观测站环境状况变化分析

太原位于黄土高原东部，太原盆地北端。北、西、东三面环山，中部和南部一角为开阔的汾河河谷平原，整个地形北高南低呈簸箕形。

太原观象台旧址位于太原市小店区殷家堡村南，1991年太原市创建高新技术产业开发区（1992-11经国务院批准成为国家级高新区）。站址处于太原国家高新技术产业开发区中部，气象观测环境逐渐受到破坏。多家单位在观测场周边进行建设，严重影响了气象观测环境。由图1的卫星遥感图像上可以看到旧址地势平坦，周边1 km范围内障碍物较多。新址位于太原市正南方向城郊，属于太原盆地平川地带， 距离太原市政府约27.7 km，距离小店区政府约12.7 km，距旧址18.4 km。由图1的卫星遥感图像上可以看到新址四周均为村庄、农田，探测环境好。

新址与旧址同处于太原城市南侧平川地带，地形、地貌、土壤性质等基本一致。又表1可见两站址纬度相差10′，经度相差02′，海拔高度新址比旧址低2.0 m。新址观测环境完全符合气象探测环境的技术要求，能较好地反映本地较大范围内的气候特点，资料的代表性、准确性和比较性均比旧址有很大的改善。

2 差值平均值和标准差

2.1 统计方法

设Ui、Ai分别为新、旧址某要素同期观测值，则差值xi、差值平均值 、差值的标准差σ计算公式分别为：

2.2 差值平均值和标准差统计结果

分别计算2013-01-01日—2013-12-31新、旧址逐日日平均气温、日最高气温、日最低气温差值。在此基础上，计算月差值平均值和差值标准差。为了避免二次平均带来的误差，本文年差值没有采用12个月差值平均值求取，而是采用了用逐日差值计算各要素的年差值平均值和差值标准差，结果如表2所示。

2.3 差值分析

气温差值为负值，表明新址气温低于原址，新址气温年平均比原址偏低0.47 ℃，最高气温、最低气温年平均分别比原址偏低0.1 ℃、0.60 ℃。气温差值随季节变化较小。

气温差值标准差表明，气温和最高气温标准差较小，最低气温标准差相对较大，表明新址最低气温数据比原址偏低较多。这主要是因为原址周围建筑物较多，被包围其中，而新址远离市区，四周空旷，更能真实反映大气热量交换规律。

3 显著性检验

利用太原站旧址1993—2012的月（年）气温平均值样本序列x1，x2，…，xi，…，xn，n=20，对新址2012年的相应月（年）气温资料x0进行显著性检验。

在显著水平a=0.05，自由度n=20，t检验临界值ta=2.09，当|t|>ta，则表示新址x0与旧址平均值差异显著。由检验结果可以看出，气温月值和年值均通过显著性检验，差异不显著。结果如表3所示。

4 结论

新址气温低于原址，新址气温年平均比原址偏低0.47 ℃，

最高气温、最低气温年平均分别比原址偏低0.1 ℃、0.60 ℃，无明显季节变化规律。显著性检验结果表明，新址和旧址平均气温差异不显著，但最低温度有一定的差异。

通过以上分析结果表明：太原站旧址的观测资料仅代表城市中心局部气候状况，而新址则反映了太原城郊大范围的天气气候状况。通过分析得出新、旧站址因地理位置和观测环境不同所造成的气温差异，使数据的使用用户了解新、旧站址相关气象要素差值大小、差值的时间分布，以便在连续使用该站观测数据时，应考虑由于测站的迁移而产生的差异，必要时要予以订正。

参考文献

[1]中国气象局.地面气象观测规范[S].北京：气象出版社，2003.

[2]中国气象局.关于国家级地面气象观测站迁建撤暂行规定[S].2012.

作者简介：于刚义（1961—），男，山东文登人，1995年毕业于保定气象学校气象专业，助理工程师。

〔编辑：胡雪飞〕