電白前期地溫與汛期降水的關(guān)系

古明媚，張濤，羅健，蔡世同

（茂名市電白區(qū)氣象局，廣東茂名 525400）

地溫作為衡量地表土壤熱能的物理量［1］，它與地表面其它物理量存在一定的關(guān)系。湯懋蒼等［2］首先發(fā)現(xiàn)深層地溫距平變化與后期降水變化有關(guān)；劉曉東等［3］研究冬半年160 cm月地溫距平變化，發(fā)現(xiàn)該累積距平絕對值大（?。?，則來年汛期的降水變率也大（?。?；向毓意等［4］發(fā)現(xiàn)西藏前期10 cm地溫變化與降水有著密切的聯(lián)系；王森等［5］剖析了降水與地溫的關(guān)系；郭瑞玲等［6］則分析了各層地溫在不同降水情況下的變化。也還有許多學(xué)者利用地溫因子建立預(yù)報方程預(yù)報氣象要素［7-9］，預(yù)報效果也較好。目前許多單站地溫資料時長較短，深層地溫資料更是缺乏，就粵西而言，電白國家基準(zhǔn)站的地溫資料比較全面，時間序列也較長，本研究就利用該地溫研究其與后期汛期降水的關(guān)系，為做好中長期天氣預(yù)報提供依據(jù)，也希望為日后更好進(jìn)行專業(yè)氣象服務(wù)提供幫助。

1 資料與方法

本研究采用電白國家基準(zhǔn)氣候觀測站1992—2017年的地溫和降水資料，運(yùn)用統(tǒng)計、相關(guān)（SPSS中的Pearson相關(guān)分析）分析方法和距平變率等對前期地溫與汛期降水的關(guān)系進(jìn)行分析。其中，2017年3月地溫缺測，用多年平均值代替；由于受不同時段不同系統(tǒng)影響，本研究把汛期細(xì)分為汛期（4—9月）、前汛期（4—6月）、后汛期（7—9月）及夏季（6—8月）共4個不同時段降水。4季分別為春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）、冬（12月—次年2月）；冬半年指上年10月至當(dāng)年3月。

2 電白地溫基本特征

由表1可知，1992—2017年電白0 cm年平均地溫最大，10、15、20 cm年平均地溫相同，均為25.7℃，40 cm年平均地溫最小，但深度越深，年平均地溫又逐漸上升，320 cm年均溫又回到25.7℃。最熱月平均地溫越往深層，溫度越低，而最冷月則相反，越往深層，溫度越高。由圖1可看出，全年總共有2次大的交叉點(diǎn)，大致發(fā)生在3—4月（淺層地溫明顯上升超過深層地溫）和10月（淺層地溫降幅大于深層地溫且低于深層地溫）；地表至淺層，溫度更易受大氣環(huán)流因素的影響：0 cm變化最大，其次是5 cm；10、15、20 cm 3層地溫變化較小、相對穩(wěn)定；而深層地溫的變化，越往深層則越表現(xiàn)出強(qiáng)的保守性和滯后性：4層年均溫相差不大，但最熱或冷月平均溫變化幅度較大；320 cm最熱月平均地溫出現(xiàn)月份已推后到10月份，比其它深層推后2個月，比淺層整整推后了3個月。

表1 1992—2017年電白各層地溫分布

圖1 1992—2017年電白各層地溫逐月分布

3 前期地溫與汛期降水的關(guān)系

3.1 前期季地溫與汛期降水關(guān)系

1）前期季地溫與當(dāng)年汛期降水關(guān)系。

由表2可知，前期各層冬、春季地溫與當(dāng)年汛期、前后汛期及夏季降水相關(guān)關(guān)系較差，相關(guān)系數(shù)最高為0.340，沒有通過0.05的顯著性檢驗(yàn)。從表2中還可看出，冬季各層地溫與汛期、后汛期、夏季降水呈正相關(guān)，與前汛期降水呈負(fù)相關(guān)；春季各層地溫與后汛期降水呈正相關(guān)，與夏季降水則從淺層到深層由負(fù)相關(guān)轉(zhuǎn)為正相關(guān)。

2）4季地溫與次年汛期降水關(guān)系。

由4季各層地溫與次年汛期、前后汛期及夏季降水相關(guān)關(guān)系表（表略）可知，春、夏、秋季各層地溫與次年汛期、夏季降水呈負(fù)相關(guān)，冬季則相反；四季各層地溫與次年前汛期皆為負(fù)相關(guān)；春、夏、秋季各層地溫與次年后汛期降水呈負(fù)相關(guān)的居多，少數(shù)為正相關(guān)；總的來說，春季地溫與次年前汛期降水相關(guān)性最好，呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)，其中0至15 cm春季地溫與次年前汛期降水關(guān)系顯著（通過0.05的顯著性檢驗(yàn)），相關(guān)系數(shù)分別為-0.485、-0.498、-0.481、-0.445，越往深層，相關(guān)關(guān)系有所降低；其它相關(guān)系數(shù)均未通過顯著性檢驗(yàn)。

表2 電白前期各層冬、春季地溫與汛期、前后汛期及夏季降水相關(guān)系數(shù)

3.2 前期月地溫與汛期降水關(guān)系

1）前期月地溫與當(dāng)年汛期降水關(guān)系。

根據(jù)統(tǒng)計，前期各月地溫與當(dāng)年汛期、后汛期及夏季降水以正相關(guān)為主，與當(dāng)年前汛期降水以負(fù)相關(guān)為主；相關(guān)系數(shù)較大（通過0.05的顯著性檢驗(yàn)）的有15和20 cm 2月地溫與前汛期降水、320 cm 3月地溫與后汛期降水，相關(guān)系數(shù)分別為-0.399、-0.398、0.404，其他相關(guān)關(guān)系則不顯著。

2）各月地溫與次年汛期降水關(guān)系。

當(dāng)年各月地溫與次年汛期、前后汛期及夏季降水的關(guān)系（表略）主要以負(fù)相關(guān)為主，正相關(guān)占少數(shù)；相關(guān)系數(shù)通過顯著性檢驗(yàn)的有0至20 cm 11月地溫與次年汛期降水、0至80 cm4月地溫與次年前汛期降水、40 cm 1月地溫與次年前汛期降水以及320 cm 5月地溫與次年前汛期降水，且皆為負(fù)相關(guān)，最高為-0.501（通過0.01的顯著性檢驗(yàn)）。

總的來說，前期月季地溫與當(dāng)年汛期、前后汛期及夏季降水關(guān)系較差；當(dāng)年月季地溫與次年汛期、前后汛期及夏季降水關(guān)系則相對較好，響應(yīng)比較明顯，存在多個顯著相關(guān)關(guān)系。

3.3 前期月地溫與汛期月降水關(guān)系

1）前期月地溫與當(dāng)年汛期月降水關(guān)系。

據(jù)統(tǒng)計，前期各月地溫與當(dāng)年汛期月降水以弱正相關(guān)為主，通過顯著性檢驗(yàn)的個數(shù)較少：0和5 cm 2月地溫與6月降水，10、15、20 cm 3月與6月降水，且皆為負(fù)相關(guān)關(guān)系，最高為-0.417。

2）各月地溫與次年汛期月降水關(guān)系。

當(dāng)年各月地溫與次年汛期各月降水的相關(guān)性明顯好于當(dāng)年汛期（表略），通過顯著性檢驗(yàn)的相關(guān)系數(shù)達(dá)75個，主要以負(fù)相關(guān)為主，320 cm最多，20 cm和160 cm最少，其中相關(guān)系數(shù)最高為-0.617（通過0.01的顯著性檢驗(yàn)）；0至80 cm地溫與次年4月降水關(guān)系不顯著，但與160和320 cm相關(guān)性顯著性增加；各層月地溫與次年7月降水關(guān)系較差；0至160 cm 10月地溫都與次年5、6月降水顯著相關(guān)；0至40 cm 11月地溫與次年9月降水顯著相關(guān)；40至320 cm 11月地溫與次年6月降水顯著相關(guān)；同時，根據(jù)相關(guān)系數(shù)（表略），還發(fā)現(xiàn)些其它特征：地溫與次年4、6月降水表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，與次年5月表現(xiàn)為正相關(guān)；0至80 cm地溫與次年5月降水關(guān)系較好，160至320 cm地溫的關(guān)系則明顯降低，次年4月與5月正好相反，0至80 cm地溫與次年4月降水關(guān)系較小，160至320 cm地溫與其關(guān)系明顯上升；次年8月降水與淺層地溫關(guān)系較好，越往深層，關(guān)系越差。

總之，部分層次月地溫對滯后月降水（汛期內(nèi)）的關(guān)系較為顯著，特別是對于次年汛期月降水，較好的反映出地溫對后期汛期降水的振蕩關(guān)系，在氣候預(yù)測上有一定的參考意義。

3.4 地溫異常與降水變率

為進(jìn)一步揭示前期地溫與汛期降水的關(guān)系，本研究統(tǒng)計了冬半年各層地溫距平與汛期、前后汛期及夏季降水距平的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)都較?。ㄆ渲卸肽晟顚拥販鼐嗥脚c汛期降水距平呈弱的正相關(guān)），但通過對比冬半年各層地溫距平與汛期、前后汛期及夏季降水變率的逐年變化曲線，發(fā)現(xiàn)冬半年深層地溫距平與汛期降水變率的歷史變化曲線趨勢較一致（與160 cm的地溫距平較為一致，320 cm次之）；冬半年各層地溫距平與前后汛期及夏季降水變率的逐年曲線變化則較多分歧。由圖2可看出，冬半年160 cm地溫距平與汛期降水變率的變化曲線走向基本一致，峰谷基本相互對應(yīng)出現(xiàn)，但部分年份存在推后的情況，這可能是導(dǎo)致兩者相關(guān)系數(shù)（0.081）較小的原因之一。

圖2 電白冬半年（上年10月至當(dāng)年3月）160 cm地溫距平與當(dāng)年汛期降水變率的逐年變化

4 結(jié)論

1）地表至淺層，溫度更易受大氣環(huán)流因素的影響，0 cm變化最大；而越往深層則越表現(xiàn)出強(qiáng)的保守性和滯后性。

2）前期月季地溫與當(dāng)年汛期、前后汛期及夏季降水關(guān)系較差；當(dāng)年月季地溫與次年汛期、前后汛期及夏季降水關(guān)系則相對較好，響應(yīng)較明顯，存在多個顯著相關(guān)關(guān)系；

3）部分層次的月地溫對滯后月（汛期內(nèi)）降水的關(guān)系較為顯著，特別是對于次年汛期月降水，較好的反映出月地溫對后期汛期月降水的振蕩關(guān)系；

4）冬半年的深層地溫異常與未來汛期降水變率的逐年變化曲線趨勢基本一致，峰谷基本相互對應(yīng)出現(xiàn)，但部分存在推后的情況。