齊齊哈爾市春季淺層地溫時空變化特征分析

于　晶,吳月祥,張秀紅（.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾6006；.漠河縣氣象局，黑龍江大興安嶺6500）

?

齊齊哈爾市春季淺層地溫時空變化特征分析

于晶1,吳月祥1,張秀紅2
（1.齊齊哈爾市氣象局，黑龍江齊齊哈爾161006；2.漠河縣氣象局，黑龍江大興安嶺165100）

摘要：春季淺層地溫的時空變化是影響農業(yè)生產的重要因素之一，本文采用統計方法，分析齊齊哈爾市1985-2014年春季(5月)淺層(0、10和20 cm)地溫的時空變化特征。結果表明該地區(qū)淺層地溫呈小幅上升趨勢；各地間地溫的差異隨深度增加而逐漸增大，但自2010年起這種差異明顯減小。空間上，淺層地溫的分布大體上具有由西南向東北降低的趨勢。2014年與1987年相比，0 cm 和20 cm地溫分布均呈現高溫面積擴展、低溫面積減小的趨勢。地溫與氣溫和降水相關分析的結果表明：影響淺層地溫的主要因素是氣溫，降水對表層（0 cm）地溫也具有較大影響。

關鍵詞：淺層地溫；春季；時空變化

1　引言

土壤溫度的變化直接影響了植物種子的萌發(fā)、生長和農作物的產量，近年來，在全球變暖的背景下，國內外有不少學者對淺層地溫的變化進行了研究，發(fā)現部分地區(qū)淺層地溫呈現上升趨勢[1-4]。相關的研究采用了多種方法揭示了地溫變化特征和影響地溫的因素：如李帥等采用經驗正交展開( EOF)、相關分析和回歸分析等方法分析了黑龍江省春季淺層地溫的變化特征[5]。

黑龍江省是國家重要的糧食生產基地，又是緯度最高的省份，熱量條件不足，冬季土壤有封凍現象，其春季淺層地溫的變化直接影響作物播種時間和發(fā)芽率。齊齊哈爾市位于黑龍江省西部地區(qū)，包括訥河、富裕、克山、克東、依安、拜泉、甘南、龍江和泰來9個市縣。該地區(qū)地勢平坦，平原廣布，是黑龍江省主要的糧食產區(qū)。為更好地服務于當地農業(yè)生產，本文以齊齊哈爾各市縣春季（5月）淺層（0-20 cm）地溫觀測數據為依據，分析其時間上的變化趨勢和空間上的分布特征，為合理安排播種時間，調整作物品種（水稻等喜溫作物的推廣）提供依據。

2　數據與方法

本文所用資料為齊齊哈爾市及所轄各市縣氣象局1985-2014年春季（3-5）月的（0、5、15、20、40 cm）地溫觀測數據。對個別缺測的資料用其他地區(qū)同一時間相近的觀測值用線性內插法進行插補。

采用地理分析系統arcgis、線性分析、回歸分析等統計分析方法。

3　結果分析

3.1淺層地溫年變化特征分析

采用線性分析得出齊齊哈爾各地1985-2014年春季0、10和20 cm地溫的變化趨勢基本一致，波動中伴隨著上升趨勢；最低值和最高值分別出現在1987年和2009年；各地地溫的差異由地表的0 cm向深處10 cm、20 cm逐漸增大，但2010年起各地0 cm、10 cm和20 cm地溫的差異均有明顯的減小。泰來、龍江、齊齊哈爾溫度比較高，拜泉、克東、克山溫度比較低。西南溫度大于東北溫度，隨著緯度的升高地溫逐漸降低?？梢娋暥任恢檬窃斐蓽囟炔町惖闹饕蛑?。

為量化上述地溫變化特征，回歸分析計算齊齊哈爾各地1985-2014年春季（5月）0、10和20 cm地溫的30 a氣候傾向率，分析結果得出，各層地溫的氣候傾向率變化范圍為0.023-0.142℃·a-1，平均值為0.057、0.090和0.110℃·a-1，說明各層地溫呈上升趨勢。各市縣平均值表明淺層地溫隨著深度的增加增溫趨勢變大。計算30 a齊齊哈爾地區(qū)十個站的平均3月0 cm地溫升幅0.36℃·a-1，4月0 cm地溫升幅0.60℃·a-1。由以上數據可見齊齊哈爾市春季地溫成上升趨勢。以上數據大多數都通過95%的顯著性檢驗。

3.2空間變化趨勢

為了解淺層地溫升高趨勢下各層地溫的空間變化趨勢，利用ARCGIS軟件對1987年和2014年春季淺層地溫進行克里格插值，獲取這兩個年份齊齊哈爾市春季淺層各層地溫分布趨勢。

1987年春季0 cm地溫低于2014年，1987年0 cm地溫整體上呈由西南向東北降低的趨勢，溫度變化范圍為13-19℃。2014年0 cm地溫分布也具有由西南向東北降低的趨勢，溫度變化范圍為15-21℃。地溫提升幅度2-4℃，其中西南部高溫分布區(qū)域明顯向北部擴展。

1987年和2014年10 cm地溫也具有由西南向東北降低的趨勢，1987年春季10 cm地溫低于2014年，地溫變化范圍為7-13℃，2014年地溫變化范圍為11-17℃。地溫提升幅度為2-4℃，其中西南部地區(qū)提升2-4℃，中部和東北部提升2-6℃，高溫區(qū)域縮小，低溫區(qū)域面積擴大。

1987年20 cm地溫較低且差異不大，分布大體上南部高于中部和北部，地溫溫度變化范圍為7-11℃。2014年春季20 cm地溫也具有由西南向東北降低的趨勢，地溫溫度變化范圍為9-15℃。二者相比較，20 cm地溫提升幅度為2-6℃，其中西南部地區(qū)提升2-4℃，分布區(qū)域明顯向北部擴展；中部和東北部提升2-6℃，低溫范圍明顯減小。

3.3影響春季淺層地溫的因素

（1）氣溫。為分析淺層地溫與氣溫的關系，計算二者的相關系數，氣溫與淺層地溫呈較強的正相關關系，大多數市縣均大于0.8，通過95%的顯著性檢驗。說明氣溫是影響地溫的主要因素；尤其是氣溫與0 cm地溫的正相關最為明顯，說明0 cm地溫對氣溫變化的響應更快、更強烈。另外大多數市縣氣溫與淺層地溫的相關性有隨深度增加而減小的趨勢。

（2）降水。計算淺層地溫與降水的相關系數，沒有通過95%的顯著性檢驗。計算結果表明0 cm和10 cm地溫與降水呈負相關關系，0 cm地溫與降水的負相關最為明顯，說明降水對地表溫度具有較大的負向調節(jié)作用。20 cm深度的地溫與降水多數呈較小的正相關。

4　結論

（1）統計分析的結果表明，齊齊哈爾市春季淺層地溫呈小幅上升趨勢，上升趨勢隨深度的增加而增加。各市縣間的淺層地溫差異較小，2010年以來差異更趨于減小。

（2）空間分布上看，2014年春季淺層各層地溫均高于1987年，總體上具有由西南部向東北部減小的趨勢。伴隨地溫的升高，西南部高溫分布區(qū)域明顯向北部擴展，東北部低溫區(qū)域減小，但10 cm地溫的分布情況例外。

（3）相關分析的結果表明：影響春季淺層地溫變化的主要因素是氣溫，其與0 cm、10 cm和20 cm地溫均具有較高的正相關性，尤其是地表0 cm的地溫。降水對春季淺層地溫變化也有一定的影響，主要體現在對地表0 cm的地溫上，具有較高的負向影響，這可能與土壤中水分蒸發(fā)導致地溫降低有關。

參考文獻

[1] Gilichinsky D A, Barry R G, Bykhovets S S,et al. A century of t emperature observations of soil climate: metho ds of analysis and long -term trends [R].In: Lewkowicz A G,A llard M,eds. Proceedings of the Seventh Interna tional Conference on Permafrost, June 23 -27, 1998, Yellow knife, Canada. 1998. 313 -317 .

[2] Osterkamp T E, Romanovsky V E. Evidence for warming and thawing of discontinuous permafrost in Al aska [J]. P ermafrost and Periglacial Processes, 1 999, 10 (1):17 -37.

[3]李棟梁,鐘海玲,吳青柏,等.青藏高原地表溫度的變化分析.[J]高原氣象, 2005, 24(3): 291 -298.

[4]建軍,余錦華,達瓊.近30年青藏高原年平均0cm地溫的分布和變化特征.[J]氣象, 2006, 32 (12): 64 -69.

[5]李帥，王萍，陳莉,等.黑龍江省春季淺層(0～20cm)地溫變化特征及預報.[J]冰川凍土，2014，36 (1): 55－62.

第一作者簡介：于晶（1983-），女，黑龍江省泰來縣人，齊齊哈爾大學，本科生，工程師.

收稿日期：2016－1－1

文章編號：1002－252X(2016)01－0021－02

中圖分類號：P468.10+21

文獻標識碼：A