邢臺國家基本氣象站新舊站址觀測資料對比評估分析＊

賀立華，安海霞，張建波，王春燕，梁春旺

（1.邢臺市氣象局，河北 邢臺 05400；2.平鄉縣氣象局，河北 邢臺 054500）

邢臺國家基本氣象站（以下簡稱“邢臺站”），始建于1954-01-01，現址經度114°30′14″E，緯度37°03′52″N，觀測場海拔高度77.3 m，位于邢臺市冶金北路81 號紫金公園院內；新址經度114°21'32″E，緯度37°10'51″N，觀測場海拔高度183.0 m，位于現址西北方、邢臺縣皇寺鎮以東3 000 m，距現址18 240 m，按照規定從2014-01-01—2014-12-31 完成了對比觀測[1-5]。本文通過分析對比觀測期間的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降水量、日平均相對濕度、日平均風速的差值，并統計求取月、年差值平均值和差值標準差，找出邢臺站現址和新址觀測數據存在的偏差及影響因子[6-11]，為邢臺站觀測資料序列完整性、區域一致性和均一性分析提供科學參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文所采用的數據來源于邢臺國家基本氣象站2014 年現址和新址日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降水量、日平均相對濕度、日平均風速等數據。

1.2 統計檢驗方法

1.2.1 差值

設Ai為舊址某要素第i 次觀測值，Ui為相應時間新址自動站儀器觀測值，則第i 次的差值為xi=Ui－Ai.

1.2.2 差值平均值

設對比觀測次數為n，則差值的平均值為：

1.2.3 差值標準差

差值的標準差σ為：

1.2.4 舊址址與新址觀測數據差異的顯著性檢驗

利用舊址近20 年的觀測要素數據月（年）平均值序列，對新址平行觀測期的月（年）平均值進行顯著性檢驗。

假設x0為平行觀測期的某要素月（年）平均值，假定樣本容量為n 月（年），這n 年人工觀測的相應要素月（年）平均值的樣本序列為x1，x2，…，xi，…，xn，統計量為：

在顯著水平a 為0.05（0.01），自由度為n，當|t|＞ta，則表示平均值x0與其他年份平均值差異顯著。

2 結果與分析

2.1 差值及標準差統計

分別計算日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降水量、日平均相對濕度、日平均風速的差值，并統計求取月、年差值平均值和差值標準差，結果如表1 和表2 所示。

2.1.1 氣溫

氣溫差值為負值時表示，擬遷新址氣溫低于現址，新址年平均氣溫比現址低0.6 ℃，年最高氣溫比現址低1.1 ℃，年最低氣溫比現址低0.5 ℃，季節變化無明顯特征。11、12月份最低氣溫符號為正，與總體平均情況不一致。

氣溫差值標準差表明，平均氣溫和最高氣溫標準差接近，最低氣溫標準差相對較大。

表1 邢臺站現址與新址各要素月（年）差值平均值表

表2 邢臺站現址與新址各要素月（年）差值標準差σ

2.1.2 降水

降水差值以負值為主，表明新址降水明顯少于現址，新址年降水量比現址少15.4 mm，有一定的差異。大部分月份新址降水量少于現址，只有7、10 月降水量大于現址。

降水差值標準差數據相對不夠穩定，考慮到只用一年的數據作比較以及降水的局地性特征，這種差異可以忽略。

2.1.3 相對濕度

相對濕度差值大部分為負值，表明擬遷新站址相對濕度小于現址，年平均相對濕度相差3%.6、7、8、9 月差值較小，冬季差值較大。

相對濕度差值標準差相對于其他氣象要素最大，受局地降水和風的影響，產生這種差異具有一定合理性的。

2.1.4 風速

風速差值為正值，表明新址風速大于現址，年平均風速偏大1.9 m/s，4、5 月份偏大比較明顯。主要因為現址位于市區，周圍被建筑物包圍。新址位于郊區，地處空曠，風越大，季節差異越大。

風速差值標準差數據和其他要素相比較，比較穩定。

2.2 顯著性檢驗

采用t 檢驗，顯著性水平0.05.對現址20 年的觀測資料的平均值和新址的平均值進行顯著性檢驗，檢驗要素包括平均氣溫、降水量、平均相對濕度，平均風速月值和年值。由表3 可以看出，4 個要素中，5 月份的平均相對濕度和所有月份的的平均風速超過臨界點、差異顯著，平均氣溫和降水量差異不顯著。考慮到新址和舊址周圍環境的改變對風速的影響較大，可以認為新址資料可與現址資料續接合并使用。

表3 邢臺站現址與新址t 檢驗（顯著性水平0.05 的標準值為2.09）

3 結論與分析

邢臺站現址與新址之間觀測數據存在一定偏差，最高氣溫、相對濕度、風速、風向偏差比較明顯。新址年平均氣溫低于現址，平均低0.6 ℃；風速新址大于舊址，年平均風速相差1.9 m/s；相對濕度新址略小于現址3%，年降水量新址明顯少于現址，年降水量少15.4 mm。新址和現址氣溫、降水、風向風速季節變化均無明顯特征。相對濕度在6、7、8、9 月差值較小，冬季差異較大。新址和現址相對濕度除5 月份的相對濕度差異顯著外，其他月份相對濕度一致性較好；氣溫差異不明顯，一致性較好。風速一致性較差，與新址和現址觀測場周邊環境不同有關。