深层地温数据异常原因探讨

摘 要：随着自动站的普及，深层地温成为每个地面观测站的基本观测要素，但由于种种原因，造成深层地温数据异常，给数据的应用带来不便，通过本文的探讨能够给基层台站作为参考，以便及时发现数据异常的原因，及时解决出现的问题，提高数据的真实性、可靠性、可用性，使数据的应用更加方便可靠。

关键词：深层地温 数据 异常 探讨

中图分类号：P 451 文献标识码：A

深层地温的异常大致分以下几种情况：观测场的地理环境特殊性造成；仪器安装不规范造成；传感器接反造成；传感器性能下降造成。我们要根据不同的原因对数据进行不同的处理，第1种情况造成的数据，虽然不能代表周围很大范围的深层地温变化情况，但该数据能真实反映该地的地温变化，所以保留该数据；第2种情况产生的数据已经失真，所以应该按缺测处理；第3种情况产生的数据是真实的数据，所以应把接反的层次数据交换；第4种情况产生的数据，要通过一定的订正方法订正后方可使用。

1 台站观测深层地温的现状

深层地温是地温观测的一部分，包括40、80、160、320cm深度的地中温度。深层地温的观测仪器分为人工观测和自动观测，人工观测使用直管地温表，在观测场内南面，标出一块地面有自然覆盖物（草皮或浅草层，不长草的地区除外），面积为3m×4m的范围，作为深层地温的观测地段，直管地温表装在带有铜底毛的管形保护框内，保护框中部有一长孔，使温度表刻度部位显露，便于读数。40cm地温表每日02、08、14、20时观测，80、160、320cm地温表于每日14时观测一次。自动观测使用铂电阻地温传感器，安装方法与直管地温表相同，每天进行24次观测。

随着自动观测的普及，深层地温由过去人工观测的每天4次（40cm）和1次（80、160、320cm）观测转为每天24次的自动观测。由于过去人工观测次数少，数据量小，并且进行直管地温人工观测的台站较少，数据的观测时次比较分散，可比较性不是太强，因为仪器每天都有观测员来观测，所以温度表出现异常较少；但深层地温实现了自动观测后，由于观测次数增加，数据量增大，光从本台站的数据来判断异常，是比较困难的，尤其像传感器性能下降更是不好判断。

2 深层地温数据异常情况分析

2.1 观测场的地理特点造成深层地温变化异常，不能正确反映深层土壤温度的变化规律

河南省有一个台站，观测场周边地势明显低洼，观测场土质为沙土，每当遇到大雨，由于周围低洼处积水，再加深层地温处是沙土，积水渗下去影响地温的正常变化，如图1所示。

河南省某站2010年7月4～5日80cm和160cm地温变化曲线，可以看出80cm地温从4日9时开始明显上升、160cm地温5日23时开始明显上升，该站3～5日过程降水量为230.3mm，由于降水量大，地形不利于积水外流，所以造成积水渗透，致使80和160cm地温值明显变化，虽然该值确实反映的是该点的深层地温变化，但不能代表周围深层地温的变化情况，使得该值失去了资料的代表性。如图1所示。

2.2 没有按要求正确安装仪器造成深层地温变化异常，不能正确反映深层土壤温度的变化规律

深层地温外套管周围没有夯实，致使下雨时积水从周围流入，影响深层地温。河南省有一个站，夏季只要下大雨，深层地温就会出现跳变现象，但一直找不到原因，后来结果发现深层地温外套管与土层之间有小缝隙，安装的时候，只是对地面部分用土掩埋，但下部还是有空隙，这样只要下大雨，其周围有积水时，就会渗透表层土，水下流到下面影响深层地温。经过台站重新维护，用细土从深层地温外套管周围灌入并夯实后，此情况再也没有出现，彻底解决了这个问题。

2.3 转接盒中深层地温传感器接反造成深层地温变化异常，不能正确反映深层土壤温度的变化规律

河南省某站40cm和80cm地温传感器接反，致使该两层地温数据不能反映该层的真实温度，直到更换传感器时才发现，并调换。从图2可以清楚地发现这个问题。调换前40cm地温低于80cm地温，调换后恢复正常，40cm地温高于80cm地温，正常反映了深层地温的变化规律。

2.4 深层地温传感器性能下降造成数据异常

传感器的性能下降造成数据异常，刚开始不太明显，数据是逐渐偏离正常值，这种情况，如果不经常分析和比较，是不容易发现的，所以这种情况是需要我们台站观测员特别注意的。经常对数据进行分析，与邻近台站比较才能够及时发现。杜绝超检仪器是防止此情况发生的最好方法，因为传感器在检定有效期内，性能一般是较稳定的。如果出现这种情况，就要对数据进行必要的订正后才可以使用。

3 小结

由于不同的原因造成深层地温传感器不能正确反映该地深层地温真实的变化，对数据的处理应分情况处理。

观测场的地理环境造成的数据，虽然不能代表周围深层地温的变化规律，但数据是真实的，所以应该保留原数据。

没有按要求正确安装仪器造成深层地温变化异常，不能正确反映深层土壤温度的变化规律，因该数据没有使用价值应按缺测处理。

转接盒中深层地温传感器接反造成深层地温变化异常，不能正确反映深层土壤温度的变化规律，因该数据是真实的，所以应该调换接错层次的数据，这样就能正确反映该层次的土壤温度。

参考文献

[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[2]中国气象局监测网络司.气象仪器和观测方法指南[M].北京：气象出版社，2005.

作者简介：飞（1972-），男，汉族，甘肃通渭人，本科学历，工程师，研究方向：资料质量控制及处理。