1961—2019年安慶市地溫變化特征分析

鄭燕 何敏發(fā) 周宏健

摘要 ? ?本文利用安慶站1961—2019年共59年的逐日5、10、20、40 cm平均地溫資料，采用線(xiàn)性?xún)A向估計(jì)、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、Morlet小波分析等方法，對(duì)安慶站地溫進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，各層年平均地溫變化相似，各層的年平均地溫呈增溫趨勢(shì);春季各層地溫呈增溫趨勢(shì)，其他季節(jié)無(wú)明顯增降溫趨勢(shì);各層地溫的月變化總體呈現(xiàn)拋物線(xiàn)變化，冷月份中，距離地表越深溫度越高;暖月份中，距離地表越深溫度越低。M-K突變檢驗(yàn)表明，5 cm地溫于2001年發(fā)生突變，地溫顯著升高，其他層次未發(fā)生突變。利用小波分析可以看出，各層地溫59年來(lái)存在3～5年高頻振蕩周期和8～14年低頻振蕩周期。

關(guān)鍵詞 ? ?地溫;變化特征;線(xiàn)性?xún)A向估計(jì);小波分析;M-K突變檢驗(yàn);安徽安慶;1961—2019年

中圖分類(lèi)號(hào) ? ?P423.3 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）15-0204-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

1 ? ?資料與方法

選取安慶站1961—2019年逐日5、10、20、40 cm平均地溫資料，對(duì)5個(gè)層次日平均氣溫作算數(shù)平均，得到月、年平均地溫序列，按3—5月為春季、6—8月夏季、9—11月為秋季、12月至翌年2月為冬季生成季序列。

采用線(xiàn)性?xún)A向估計(jì)法分析地溫的變化趨勢(shì);用Mann-kendall突變檢驗(yàn)對(duì)地溫進(jìn)行突變檢驗(yàn);用Morlet小波分析方法分析地溫周期變化特征[1-3]。

2 ? ?地溫變化特征分析

2.1 ? ?地溫年變化特征

1961—2019年安慶市5、10、20、40 cm年平均地溫變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖1?？梢钥闯?，各層年平均地溫變化相似，最高值出現(xiàn)在2007年，最低值出現(xiàn)在1980年。階段性變化明顯，1961—1975年波動(dòng)下降，1980—2007年波動(dòng)上升。采用線(xiàn)性?xún)A向估計(jì)法分析地溫的變化趨勢(shì)，5、10、20、40 cm的氣候傾向率分別為0.119、0.092、0.079、0.058 ℃/10 a（均通過(guò)95%的信度水平顯著性檢驗(yàn)），各層的年平均地溫呈增溫趨勢(shì)，增幅為0.058～0.119 ℃/10 a。5 cm年平均地溫增幅最大，40 cm增幅最小，且隨著深度的增加增幅減小。

2.2 ? ?地溫季節(jié)變化特征

由表1可知，只有春季各層地溫相關(guān)系數(shù)通過(guò)了99.9%信度水平顯著性檢驗(yàn)，春季各層地溫呈增溫趨勢(shì)，10年增幅在0.227～0.357 ℃之間，5 cm增幅最大，40 cm增幅最小。夏季各層相關(guān)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。秋季5 cm地溫相關(guān)系數(shù)通過(guò)90%信度顯著性檢驗(yàn)，氣候傾向率為0.012 ℃/10 a，呈增高趨勢(shì)，其他層次未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。冬季同樣只有5 cm地溫通過(guò)90%信度水平顯著性檢驗(yàn)，氣候傾向率為0.097 ℃/10 a。

2.3 ? ?地溫月變化特征

從圖2可以看出，各層地溫的月變化總體呈現(xiàn)拋物線(xiàn)變化。5 cm地溫最大值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在1月。10、20、40 cm地溫最大值出現(xiàn)在8月，最小值出現(xiàn)在1月。10月至次年2月地溫由高到低依次是40 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm，3—9月地溫由高到低依次是5 cm≥10 cm≥20 cm≥40 cm。說(shuō)明冷月份中，距離地表越深溫度越高;暖月份中，距離地表越深溫度越低。

3 ? ?地溫突變特征

用M-K法檢測(cè)1961—2019年安慶5、10、20、40 cm年平均地溫序列的突變。給定顯著性水平α=0.05，即u0.05=±1.96。由圖3可知，5 cm地溫于2001年發(fā)生突變，地溫顯著升高，其他層次未發(fā)生突變。

4 ? ?地溫周期特征

小波系數(shù)的變化趨勢(shì)與氣候信號(hào)的起伏基本一致，等值線(xiàn)中心為冷暖中心，中心值的大小可以反映出波動(dòng)震動(dòng)強(qiáng)度，小波系數(shù)的零點(diǎn)可能對(duì)應(yīng)于氣候突變點(diǎn)[4-6]。由圖4可知，為了分析各層地溫的年際周期變化特征，本文選用Morlet小波分析方法，對(duì)安慶各層地溫時(shí)間序列作小波變換，得到小波系數(shù)實(shí)部等值線(xiàn)圖?？梢钥闯?，各層地溫59年來(lái)存在3～5年高頻振蕩周期和8～14年低頻振蕩周期。

5 ? ?結(jié)論

（1）從各層地溫的年、季和月變化來(lái)看，各層年平均地溫變化相似，各層的年平均地溫呈增溫趨勢(shì);春季各層地溫呈增溫趨勢(shì)，其他季節(jié)無(wú)明顯增降溫趨勢(shì);各層地溫的月變化總體呈現(xiàn)拋物線(xiàn)變化，冷月份中，距離地表越深溫度越高;暖月份中，距離地表越深溫度越低。

（2）從各層的地溫突變情況來(lái)看，5 cm地溫于2001年發(fā)生突變，地溫顯著升高，其他層次未發(fā)生突變。

（3）從各層地溫變化周期來(lái)看，各層地溫59年來(lái)存在3～5年高頻振蕩周期和8～14年低頻振蕩周期。

6 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 陳成國(guó)，石慧蘭，王桂蘭.1961—2010年德州市地溫變化特征[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28（1）：86-89.

[2]陳超，周廣勝.1961—2010年桂林氣溫和地溫的變化特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（7）：2043-2053.

[3] 蔡鵬，李芳，王政權(quán)，等.1961—2015年山東省濟(jì)寧市地溫與氣溫變化的相關(guān)分析[J].冰川凍土，2016，38（6）：1538-1543.

[4] 賈慶宇，周莉，謝艷兵，等.盤(pán)錦濕地蘆葦群落生物量動(dòng)態(tài)特征研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，22（4）：25-29.

[5] 朱智，師春香，張濤，等.多種再分析地表溫度資料在中國(guó)區(qū)域的適用性分析[J].冰川凍土，2015，37（3）：614-624.

[6] 任國(guó)玉，徐銘志，初子瑩，等.近54年中國(guó)地面氣溫變化[J].氣候與環(huán)境研究，2005，10（4）：719-721.