探讨草温、地温和气温三者间的变化规律

摘要：本文利用丰台站2011年1月-12月的草温、地温与气温的观测资料， 对比分析了三种不同下垫面温度在不同季节、不同天气条件下的变化规律。

关键词：气温；草温；地温；变化规律

自动气象站0cm地温传感器安装在人工站地温表和浅层地温表东侧的裸地内，传感器埋入土中一半，另一半露出地面，有积雪时位于积雪下部，不同于人工0 cm地温被积雪覆盖时要移至雪面观测。气温传感器置于百叶箱中，测量距地1.5米的空气温度。本文利用本站2011年1-12月草温、地温、气温资料，对比分析了三者在不同季节、不同天气状况下的变化规律。

1 全年变化曲线

由一年12月三种温度的平均值可以得出，草温、地温、气温三者的年变化规律相同，年平均温度地温最高，气温与草温接近。由每月三种温度的极端值最高值统计数据可以看出整体来看三种温度的极端最高规律为：地温>草温>气温，极端最高均出现在6月。由每月三种温度的极端最低值统计数据可以看出，整体上三种温度的极端最低规律为：气温>地温>草温，极端最低均出现在1月。

2 日变化曲线

2.1 晴天日变化

由4月18日（春）6月13日（夏）10月3日（秋）1月6日（冬）这四天中三种温度晴天的日变化数据可以得出：以上4日的天空状况均为晴（总低云量为0）、微风。三种温度在日出前的变化比较平缓，日出后地面接受太阳短波辐射和大气的长波辐射后迅速升温，日较差最大；由于土壤和空气的热容量不同，且气温传感器置于百叶箱内，气温的日较差最小。夏秋两季草叶生长茂盛，草温的PT100A铂电阻温度传感器直接暴露在太阳下， 可直接吸收太阳短波辐射的热量升温， 同时由于草的蒸腾、保湿作用又会使其温度下降，部分热量通过辐射、乱流散热和温度传感器导线传导散热降温； 而地温传感器除直接吸收太阳短波辐射的热量外， 还可通过温度传感器下半部分与地面的接触吸收地面辐射升温，故白天地温高于草温。夜间草的蒸腾、保湿作用加之近地面空气的辐射冷却和地面的辐射冷却的双重影响，利于草温传感器的降温，故草面温度低于地面温度。11月-次年4月夜间草温高于地温，其主要原因是否与枯草叶的保温作用有关，仍待观察分析。

由10月3日（秋）的温度数据分析得出，秋季草温最低要低于地温最低，这对于我们判断初终霜提供了新的依据。参考我站2009年10月20日（初霜日）、10月21日、11月6日观测数据，地面最低温度均在0℃以上，草面最低温度低于0℃时也会有霜出现。

2.2 阴雨天日变化

本站5月8日（春）观测资料，该日天空状况：08时总云量10-，云状Cidens；14时总云量10，云状Sc op；20时总云量10，云状Sc tra、As op；天气现象：雨13：12-20；降水量14.8mm。

由6月23日（夏）观测资料，该日天空状况：08时总云量10，云状Asop；14时总云量10，云状Scop；20时总云量10-，云状Sctra。天气现象：20-08时轻雾、露、雨，08-20时轻雾、雨8-14：12；降水量106.2mm。

以上两组数据表明，阴天时段三者变化仍符合一般变化规律：日变化趋势相同，地温的变化幅度最大，其次为草温，气温的日变化最小。降雨时地面获得的总辐射弱，降水落到草温和0 cm地温传感器上，受蒸发吸热的影响起到降温作用。雨强较小时（5月8日资料），地温与草温相接近，气温略高。雨强较大时（6月23日资料），降温迅速，三者温度非常接近。

2.3 雪天日变化

由2月14日全天奇数时间点三种温度的数据资料得出该日天空状况：全天总低云量0；天气现象：结冰，积雪；雪深10cm；受前期降雪影响，草温、0cm地温和气温表现出另一种变化特征。0cm地表上部被积雪覆盖，下部不断得到土壤深层向上输送的热量，使积雪-土壤界面维持在结冰状态， 0cm地温变化在-3℃左右，相对平稳。而草温置于雪面以上， 由于近地层夜间释放净长波辐射，降温快，草温在夜间低于气温。白天接收短波辐射多，增温快， 形成明显的变幅，故白天高于气温。草温在07时、11时有明显下降，可以判断当时观测员将草温传感器置于雪面。

3 小结

从全年来看， 3个要素的逐月极端最高值对比顺序是0cm地温>草温>气温。3个要素的逐月极端最低值对比顺序是草温< 0cm地温草温>气温；夜间3者的变化规律为夏秋两季相同，春冬两季相同。秋季地面最低温度在0℃以上，草面最低温度低于0℃以下时也会有霜出现的可能，初霜日建议考虑草温的变化。降雨天气条件下：雨强较小时，地温与草温相接近，气温略高。雨强较大时，降温迅速，三者温度接近。降雪时，由于地温传感器被积雪覆盖，温度变化幅度较小，而草温需置于雪面观测，故变化幅度较大。

参考文献

[ 1] 邓天宏 ， 王国安， 草温、0 cm地温、气温间变化规律分析[ J ].气象与环境科学，2009，32（4）：49-50

作者简介：周颖（1974-），女，汉族，北京人，本科，助理工程师，从事地面观测业务工作。