日治之後，台灣總督府通信課長土居通豫於日明治29（ 1896年）赴東京與日本中央氣象局交涉，籌畫於台灣設立氣候觀測機構，同年3月公佈台灣總督府測候所創立現程。在台北、台中、台南、恆春及澎湖設立第一批之測候所，後來又進一步於台東、花蓮港、宜蘭、彭佳嶼、新竹、竹子湖、紅頭嶼、日月潭、大武等地成立一般之測候所，高雄設有海洋觀測所，阿里山設有高山觀測所，而台南設有台南測候所，是中央氣象局台南氣象站之前身。此外，在島上九座燈塔也都附帶設有氣象觀測之任務，這些氣象設施中，台南測候所可算是歷史最悠久的幾個之一。
台南測候所創建於日明治30年（1897年），原以天公埕街官有家屋（今天壇北側）為臨時所舍，於當年1月1日開始觀測並著手興建新的測候所，於翌年日明治31年（1898年）搬入新址。在同時其興建的台北與澎湖測候所均拆除之後，台南測候所更是目前僅存的明治時期歷史性測候所之一，在台灣氣象史上的地位十分重要，彌足珍貴。
基本上，台南測候所是一座以機能為主要考慮之建築，在風格及空間上完全以如何達成氣象觀測為目的，與當時之台北測候所及澎湖測候所在風格及空間組織上均頗為類似。在空間上，此建築可以說是由三個同心圓所組成，居中心的第一道同心圓，直徑寬約四米六，開有二個圓拱門洞，屋身一直往上延伸形成圓塔，上置有各種測候器材，內部有一寬六十公分之鑄鐵樓梯沿厚重之牆面盤旋而上，塔身因應開了四個弧形拱窗。第一道與第二道同心圓之間乃為走道，第二道與第三道同心圓之間，則以圓心方向伸出之承重牆將空間區分為幾個部份，東西向為中央通道，南北側則分為四部份之事務處理空間，承重牆間亦開有圓拱門以為互通之用。
就建築造型而言，台南測候所之中央圓塔最為顯眼，百姓俗稱為「胡椒管」，高約二層樓。建物其餘部份則為單層，自中央伸出屋頂搭於外牆，上鋪屋瓦呈十八等分之放射狀，廟期原為台灣瓦，後來才改為日本瓦，屋簷則以木質托架出簷承接屋面。在牆面之構成上，使用了洗石子、與黃褐色的面磚，以求取變化。
資料來源：臺灣南區氣象中心
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