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）

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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(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一，本文采用統(tǒng)計(jì)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(jié)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?？臻g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(xiàn)高溫面積擴(kuò)展、低溫面積減小的趨勢。地溫與氣溫和降水相關(guān)分析的結(jié)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(guān)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(nóng)作物的產(chǎn)量，近年來，在全球變暖的背景下，國內(nèi)外有不少學(xué)者對淺層地溫的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)淺層地溫呈現(xiàn)上升趨勢[1-4]。相關(guān)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(jīng)驗(yàn)正交展開( EOF)、相關(guān)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)區(qū)。為更好地服務(wù)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，本文以齊齊哈爾各市縣春季（5月）淺層（0-20 cm）地溫觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，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(diào)整作物品種（水稻等喜溫作物的推廣）提供依據(jù)。

2　數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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(nèi)插法進(jìn)行插補(bǔ)。

采用地理分析系統(tǒng)arcgis、線性分析、回歸分析等統(tǒng)計(jì)分析方法。

3　結(jié)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(xiàn)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(jì)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(jié)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(jì)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(shù)據(jù)可見齊齊哈爾市春季地溫成上升趨勢。以上數(shù)據(jù)大多數(shù)都通過95%的顯著性檢驗(yàn)。

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(jìn)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(kuò)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(kuò)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(kuò)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(guān)系，計(jì)算二者的相關(guān)系數(shù)，氣溫與淺層地溫呈較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，大多數(shù)市縣均大于0.8，通過95%的顯著性檢驗(yàn)。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(guān)最為明顯，說明0 cm地溫對氣溫變化的響應(yīng)更快、更強(qiáng)烈。另外大多數(shù)市縣氣溫與淺層地溫的相關(guān)性有隨深度增加而減小的趨勢。

（2）降水。計(jì)算淺層地溫與降水的相關(guān)系數(shù)，沒有通過95%的顯著性檢驗(yàn)。計(jì)算結(jié)果表明0 cm和10 cm地溫與降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，0 cm地溫與降水的負(fù)相關(guān)最為明顯，說明降水對地表溫度具有較大的負(fù)向調(diào)節(jié)作用。20 cm深度的地溫與降水多數(shù)呈較小的正相關(guān)。

4　結(jié)論

（1）統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)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(kuò)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(guān)分析的結(jié)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(guān)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(xiàn)在對地表0 cm的地溫上，具有較高的負(fù)向影響，這可能與土壤中水分蒸發(fā)導(dǎo)致地溫降低有關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[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(dá)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(yù)報(bào).[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(xué)，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(xiàn)標(biāo)識碼：A