和硕县地温变化特征分析

[摘要]利用和硕站1971-2010年逐月5-40cm地温资料，应用数理统计方法，分析和硕县浅层地温的变化趋势和异常特征及其突变现象，得出各层年平均地温及各季地温均呈现递增趋势，随着深度的增加，增幅变缓，并存在明显的突变时间。

[关键词]浅层地温 变化特征 突变 和硕县

[中图分类号] P468.0+21 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-65-2

近些年来，随着全球气候的变暖，极端天气气候事件频繁发生，气温变化已经引起了社会各界的广泛关注。地温是表征土壤热特性的重要指标之一，是土壤表面吸收太阳辐射后转变为土壤热能并传送到较深层的表述，其变化比气温变化更具有保守性和滞后性，土壤深处存在自身热量的四季变化。无论是太阳辐射的影响还是地球内部自身的热流变化，在经过一段时间后，都必然会对大气中天气气侯变化产生反馈作用。地温也是土壤环境的重要指标，在研究土壤发展方向、发育速率以及生物生产力形式和植物群落演替等过程中占据重要的地位。研究某地地温的变化特征具有一定的气候学意义。和硕县位于焉耆盆地东北角，地势地貌十分复杂，小气候特征明显，现利用和硕站近40年的地温资料，通过其变化趋势、突变现象和异常年份，来揭示和硕地温的变化特征。以期为当地工、农业生产和建设提供更加科学的气象数据。

1资料及计算方法

选取和硕站1971―2010年逐月5cm、10cm、15cm、20cm和40cm浅层平均地温资料，建立春季、夏季、秋季、冬季和全年的地温序列，利用气候倾向率分析其变化特征；采用mann-kendall（简称M-K）方法分析地温序列的突变现象，得出和硕县地温的变化特征。气候倾向率采用一元线性回归方程表达式：Ti=a0+a1ti式中Ti为平均地温；ti为时间（年份）；a1为浅层地温倾向率。Mann-kendall检验方法是一种非参数统计检验方法，对于具有n个样本量的时间序列x，构造一秩序列： （k=2，3，…，n） （1式），在时间序列随机独立的假定下，定义统计量： （k=1，2，…，n） （2式）其中UF1=0，E（Sk），Var（Sk）是累计数Sk的均值和方差，它们可由下式算出：E（Sk）=n（n+1）/4；Var（Sk）=n（n-1）（2n+5）/72 （3式）；同时使UBk=-UFk，k=n，n-1，…，1，UB1=0。

2地温变化趋势分析

和硕近40（1971―2010）年5cm、10cm、15cm、20cm和40cm年平均地温分别为10.87℃、10.96℃、11.28℃、11.20℃和11.85℃；其地温的年倾向率分别为：0.6914、0.6723、0.5566、0.5254、0.4732。

从图1中我们可以看出，5―40cm和硕县浅层地温年平均值变化比较一致，均呈现波动上升趋势，但各个层次的升温幅度不是很一致，5cm升温幅度最为明显，为0.6914，其次为10cm，升温幅度为0.6723，40cm的升温幅度最小，为0.4732，年平均气温随着深度一致表现为增温趋势，但随着深度的增加而增幅逐渐变小。

2.1地温的季节变化分析

四季（冬、春、夏、秋，按自然分季）地温的平均值分别为-6.03℃、13.30℃、26.25℃、11.39℃，四季地温的平均值变化也表现出波动升温的趋势，见图2所示。冬季月平均地温最大值出现在1994年的12月份，为0.8℃；最小值出现在1976年的12月份，为-13.8℃。春季月平均地温最大值出现在2005年的5月份，为26.8℃；最小值出现在1971年的3月份，为0.4℃。夏季月平均地温最大值出现在2007年的6月份，为32.0℃；最小值出现在2009年的6月份，为17.9℃。秋季月平均地温最大值出现在2006年的9月份，为23.7℃；最小值出现在1976年的11月份，为-5.2℃。四季地温的倾向率分别为：0.4300、0.7009、0.5622、0.6277。春季增幅最为明显，冬季增幅最小。

3地温的突变分析

利用mann-kendall方法对和硕5cm、10cm、15cm、20cm和40cm年平均地温分别进行突变检验，发现5cm、10cm、15cm的突变时间一致，均在1998年发生，20cm和40cm突变分别发生在1997年和1986年，见图3所示（10cm。从理论上而言，突变应该在同一时间或者相临年份，但和硕站的40cm突变时间却在1986年，前后相差10多年，难道随着深度的增加，地温突变时间发生一定时段的滞后？值得我们深思，有待我们今后进一步进行研究分析论证。

和硕地温各季均存在突变现象，图略。年平均地温和其他各季平均地温均发生暖突变，即从一个相对偏冷阶段向一个相对偏暖阶段跃变。冬季突变最早，在20世纪80年代中期发生一个明显的暖突变；春、夏、秋季突变发生在21世纪初期。

4结论

（1）近40年和硕各层年平均地温和四季平均地温都呈波动上升趋势，随深度增加，平均地温增幅变慢。在年平均地温增幅当中，5cm升温幅度最为明显，为0.6914，40cm的升温幅度最小，为0.4732；在四季地温增幅当中，春季升温幅度最为明显，为0.7009，冬季的增幅最小，为0.4300。（2）应用Mann-kendall检验，对5―40cm年平均地温进行突变检测，均存在明显突变，5―20cm突变时间相近，在1998年附近，而40cm突变时间在1986年；四季亦存在突变，冬季突变最早，在20世纪80年代中期发生一个明显的暖突变；春、夏、秋季突变发生在21世纪初期。（3）在应用Mann-kendall方法对和硕站各季地温突变检验时，发现在夏季有杂点出现，怎样去除杂点，需要我们用寻求一种新的方法；此外在地温突变的时间上，随着深度的增加，突变时间发生一定时段的滞后，是否有一定的规律可循？值得我们深思，有待我们今后进一步进行研究分析论证。

参考文献

[1]刘洋.50多年来本溪县温岗嘞k变化及对蒸发的影响[J].江西农业大学学报，2010，32（S1）：156一159.

[2]李崇银.气候动力学引论[M].北京：气象出版社，1995：290-296.

[3]钱锦霞，赵桂香，李芬等.晋中市近40年气候变化特征及其对玉米生长的影PI甸[J].中国农业气象，2006，27（2）：125-129.

[4]张玉书，纪瑞鸱，陈鹏狮等.辽宁省农业气候资源精细化模拟与专题区划[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2f106.

[5]胡基福.地象统计原理与方法p州.青岛：青岛海洋大学出版社，1996.

[6]施能.中国近100年来4个年代际的地侯变化特征Ⅱ].地象学报，1995.53（4）：431-438.