邢台国家基本气象站新旧站址观测资料对比评估分析＊

贺立华，安海霞，张建波，王春燕，梁春旺

（1.邢台市气象局，河北 邢台 05400；2.平乡县气象局，河北 邢台 054500）

邢台国家基本气象站（以下简称“邢台站”），始建于1954-01-01，现址经度114°30′14″E，纬度37°03′52″N，观测场海拔高度77.3 m，位于邢台市冶金北路81 号紫金公园院内；新址经度114°21'32″E，纬度37°10'51″N，观测场海拔高度183.0 m，位于现址西北方、邢台县皇寺镇以东3 000 m，距现址18 240 m，按照规定从2014-01-01—2014-12-31 完成了对比观测[1-5]。本文通过分析对比观测期间的日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量、日平均相对湿度、日平均风速的差值，并统计求取月、年差值平均值和差值标准差，找出邢台站现址和新址观测数据存在的偏差及影响因子[6-11]，为邢台站观测资料序列完整性、区域一致性和均一性分析提供科学参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本文所采用的数据来源于邢台国家基本气象站2014 年现址和新址日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量、日平均相对湿度、日平均风速等数据。

1.2 统计检验方法

1.2.1 差值

设Ai为旧址某要素第i 次观测值，Ui为相应时间新址自动站仪器观测值，则第i 次的差值为xi=Ui－Ai.

1.2.2 差值平均值

设对比观测次数为n，则差值的平均值为：

1.2.3 差值标准差

差值的标准差σ为：

1.2.4 旧址址与新址观测数据差异的显著性检验

利用旧址近20 年的观测要素数据月（年）平均值序列，对新址平行观测期的月（年）平均值进行显著性检验。

假设x0为平行观测期的某要素月（年）平均值，假定样本容量为n 月（年），这n 年人工观测的相应要素月（年）平均值的样本序列为x1，x2，…，xi，…，xn，统计量为：

在显著水平a 为0.05（0.01），自由度为n，当|t|＞ta，则表示平均值x0与其他年份平均值差异显著。

2 结果与分析

2.1 差值及标准差统计

分别计算日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量、日平均相对湿度、日平均风速的差值，并统计求取月、年差值平均值和差值标准差，结果如表1 和表2 所示。

2.1.1 气温

气温差值为负值时表示，拟迁新址气温低于现址，新址年平均气温比现址低0.6 ℃，年最高气温比现址低1.1 ℃，年最低气温比现址低0.5 ℃，季节变化无明显特征。11、12月份最低气温符号为正，与总体平均情况不一致。

气温差值标准差表明，平均气温和最高气温标准差接近，最低气温标准差相对较大。

表1 邢台站现址与新址各要素月（年）差值平均值表

表2 邢台站现址与新址各要素月（年）差值标准差σ

2.1.2 降水

降水差值以负值为主，表明新址降水明显少于现址，新址年降水量比现址少15.4 mm，有一定的差异。大部分月份新址降水量少于现址，只有7、10 月降水量大于现址。

降水差值标准差数据相对不够稳定，考虑到只用一年的数据作比较以及降水的局地性特征，这种差异可以忽略。

2.1.3 相对湿度

相对湿度差值大部分为负值，表明拟迁新站址相对湿度小于现址，年平均相对湿度相差3%.6、7、8、9 月差值较小，冬季差值较大。

相对湿度差值标准差相对于其他气象要素最大，受局地降水和风的影响，产生这种差异具有一定合理性的。

2.1.4 风速

风速差值为正值，表明新址风速大于现址，年平均风速偏大1.9 m/s，4、5 月份偏大比较明显。主要因为现址位于市区，周围被建筑物包围。新址位于郊区，地处空旷，风越大，季节差异越大。

风速差值标准差数据和其他要素相比较，比较稳定。

2.2 显著性检验

采用t 检验，显著性水平0.05.对现址20 年的观测资料的平均值和新址的平均值进行显著性检验，检验要素包括平均气温、降水量、平均相对湿度，平均风速月值和年值。由表3 可以看出，4 个要素中，5 月份的平均相对湿度和所有月份的的平均风速超过临界点、差异显著，平均气温和降水量差异不显著。考虑到新址和旧址周围环境的改变对风速的影响较大，可以认为新址资料可与现址资料续接合并使用。

表3 邢台站现址与新址t 检验（显著性水平0.05 的标准值为2.09）

3 结论与分析

邢台站现址与新址之间观测数据存在一定偏差，最高气温、相对湿度、风速、风向偏差比较明显。新址年平均气温低于现址，平均低0.6 ℃；风速新址大于旧址，年平均风速相差1.9 m/s；相对湿度新址略小于现址3%，年降水量新址明显少于现址，年降水量少15.4 mm。新址和现址气温、降水、风向风速季节变化均无明显特征。相对湿度在6、7、8、9 月差值较小，冬季差异较大。新址和现址相对湿度除5 月份的相对湿度差异显著外，其他月份相对湿度一致性较好；气温差异不明显，一致性较好。风速一致性较差，与新址和现址观测场周边环境不同有关。