沈陽深層地溫與凍結(jié)深度變化特征分析

[摘 要] 地溫同氣溫一樣，與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。隨著工程建筑和多種經(jīng)營的發(fā)展，地溫越來越被人們所重視。地溫除受緯度和地形影響外，主要與深度和季節(jié)變化有關(guān)。以沈陽地溫為例，從地面到土壤深層，地溫的變化振幅逐漸減小，地溫的最高值和最低值出現(xiàn)的時(shí)間隨深度而錯(cuò)后。土壤深層溫度變化規(guī)律和凍結(jié)深度，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基本建設(shè)都有很大的參考價(jià)值。土壤深處存在自身的熱量的四季變化，在經(jīng)過一段時(shí)間后，都必然會(huì)對(duì)大氣中天氣變化產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?。地溫也是土壤環(huán)境的重要指標(biāo)，在研究土壤發(fā)展方向、發(fā)展速率以及生物生產(chǎn)力形式和植物群落演替等過程中占據(jù)重要的地位。

[關(guān)鍵詞] 地溫 土壤深度 溫度梯度 季節(jié) 凍結(jié)深度

[中圖分類號(hào)] [P951] [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 （2014）01-0298-01

一、溫度隨土壤深度變化特征

1.土壤深度越深溫差越小。

一年中地表溫度最高值出現(xiàn)在七月份，平均地面溫度27.0℃。最低值出現(xiàn)在一月份，平均地面溫度-13.3℃，兩者之差40.3℃，稱為年振幅。年振幅從地表到地中是隨深度的增加而減小。到0.8米處為21.4℃，年振幅減少了一半。到1.6米處為15.0℃，年振幅減少八分之五。到3.2米處為7.9℃，年振幅減少五分之四。這主要是由于土壤溫度是自地面向地中下傳的，越深受地表變化影響越小的結(jié)果。如果把年振幅小到1.0℃的土層看作是常溫層的話，一般認(rèn)為在6-7米深度之間。

2.各層最高值與最低值出現(xiàn)的時(shí)間隨深度的增加錯(cuò)后

地面最高值出現(xiàn)在七月份，最低值出現(xiàn)在一月份。0.8米外最高值出現(xiàn)在八月份，最低值出現(xiàn)在2月份。1.6米處最高值出現(xiàn)在九月份，最低值出現(xiàn)在三月份。到3.2米處最高值出現(xiàn)在十月份，最低值出現(xiàn)在四月份。

3.地溫因季節(jié)不同隨深度的增加而變化

冬季地溫至上而下遞增。以一月份為例，地面溫度最低，越往地下溫度越高。溫度梯度（各層溫度之差）在淺層較大，深層較小。地面與0.8米處溫差8.1℃。0.8米與1.6米處溫差4.3度。

初春地溫以三月份為例，地面開始增暖，比淺層溫度為高，但仍低于深層。最低值發(fā)生在淺層土壤中，最高值仍在土壤深層。地表與0.8米處溫差0.5℃，溫度梯度表現(xiàn)為正值。0.8米與1.6米處溫差2.9℃，溫度梯度表現(xiàn)為負(fù)值。

晚春地溫以四月份為例，地面及淺層土壤已大為增暖。最高值出現(xiàn)在地表面，最低值由淺層向深層移。但仍低于土壤深層的溫度。地面與0.8米處溫差8.9℃，溫度梯度表現(xiàn)為正值。0.8米與1.6米處溫差1.7℃，溫度梯度表現(xiàn)為負(fù)值。

夏季以七月份為例，它與冬季正相反。最高溫度在地表面，最低溫度在土壤深層。溫度至上而下逐漸減小。溫度梯度在淺層較大，在深層較小。地面與地下0.8米處溫差8.1℃，0.8米與1.6米處溫差4.3℃。溫度梯度與冬季正相反，表現(xiàn)為正值。

初秋地溫以九月份為例，地面開始降溫，但淺層土壤中的溫度仍高于深層土壤的溫度。所以九月份地表面與淺層土壤中的溫差不大。地面與0.8米處溫差只有0.1℃，溫度梯度表現(xiàn)為負(fù)值。0.8米與1.6米處溫差增大為1.3℃，溫度梯度表現(xiàn)為正值。

晚秋地溫以十月份為例。天氣已經(jīng)轉(zhuǎn)冷，最低值在地表面，最高值則出現(xiàn)在中間層。地面至中間層溫度是逐漸升高的，由中間層到深層則轉(zhuǎn)為降低的。溫度梯度仍以淺層為大，深層為小。地面與0.8米處溫差4.2℃，溫度梯度為負(fù)值。0.8米與1.6米處溫差1.0℃，溫度梯度為負(fù)值。1.6米與3.2米處溫差0.7℃，溫度梯度則表現(xiàn)為正值。

二、土壤凍結(jié)深度變化特征

土壤溫度低于零度土壤就將凍結(jié)。因?yàn)槎就寥罍囟冉档褪菑牡孛嬷饾u向下傳播的，所以凍結(jié)的開始時(shí)間也以地面為最早。春季解凍則有兩種情況，在地面積雪不太多的冬季里，土壤凍結(jié)的比較深，土壤解凍要靠地面吸收太陽的熱量和深層土壤傳上來的熱量來進(jìn)行。在地面積雪較深又較早的冬季里，土壤凍結(jié)的往往不深。土壤解凍要靠從土壤深度傳上來的熱量來進(jìn)行。沈陽土壤結(jié)凍日期歷年平均在11月上旬。個(gè)別年份十月下旬就結(jié)凍，五月初才化通。土壤凍結(jié)達(dá)10厘米深日期在十一月下旬，化通10厘米深在三月下旬。凍結(jié)達(dá)30厘米日期在十二月中旬?；?0厘米深在四月上旬，凍結(jié)達(dá)50厘米深度日期在十二月下旬，化通50厘米深度在4月中旬。

各月最大凍土深度，十月份可達(dá)5厘米，十一月份達(dá)29厘米，十二月份達(dá)78厘米，一月份達(dá)104厘米，二月至四月都在139厘米之下，五月份則回升達(dá)100厘米。

三、小結(jié)

由上分析看出，地溫是表征土壤熱量特性的重要指標(biāo)之一，是土壤表面吸收太陽輻射后變?yōu)橥寥罒崮懿魉偷捷^深層的表述。其變化比氣溫變化更顯保守性和滯后性。土壤越深溫差越小，各層最高值與最低值出現(xiàn)的時(shí)間也隨深度的增加錯(cuò)后，凍結(jié)深度也與土壤溫度變化密切相關(guān)。地溫同氣溫一樣是一個(gè)宏大的熱量資源，雖然人們在生產(chǎn)和建設(shè)中已經(jīng)意識(shí)到地溫的影響，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到更充分的利用。研究低溫的變化規(guī)律，取其利，弊其害，是我們發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高人們生活水平的一個(gè)重要研究課題。

參考文獻(xiàn)

[1]棗莊深層地溫變化特征分析-現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技2009年 第12期.

作者簡介：董赫赫，1985年出生，蒙古族，本科學(xué)歷，東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院安全工程， 沈陽市蘇家屯區(qū)氣象局工作，從事地面氣象觀測專業(yè)，氣象行政審批，初級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱。