齐齐哈尔市春季浅层地温时空变化特征分析

于　晶,吴月祥,张秀红（.齐齐哈尔市气象局，黑龙江齐齐哈尔6006；.漠河县气象局，黑龙江大兴安岭6500）



齐齐哈尔市春季浅层地温时空变化特征分析

于晶1,吴月祥1,张秀红2
（1.齐齐哈尔市气象局，黑龙江齐齐哈尔161006；2.漠河县气象局，黑龙江大兴安岭165100）

摘要：春季浅层地温的时空变化是影响农业生产的重要因素之一，本文采用统计方法，分析齐齐哈尔市1985-2014年春季(5月)浅层(0、10和20 cm)地温的时空变化特征。结果表明该地区浅层地温呈小幅上升趋势；各地间地温的差异随深度增加而逐渐增大，但自2010年起这种差异明显减小。空间上，浅层地温的分布大体上具有由西南向东北降低的趋势。2014年与1987年相比，0 cm 和20 cm地温分布均呈现高温面积扩展、低温面积减小的趋势。地温与气温和降水相关分析的结果表明：影响浅层地温的主要因素是气温，降水对表层（0 cm）地温也具有较大影响。

关键词：浅层地温；春季；时空变化

1　引言

土壤温度的变化直接影响了植物种子的萌发、生长和农作物的产量，近年来，在全球变暖的背景下，国内外有不少学者对浅层地温的变化进行了研究，发现部分地区浅层地温呈现上升趋势[1-4]。相关的研究采用了多种方法揭示了地温变化特征和影响地温的因素：如李帅等采用经验正交展开( EOF)、相关分析和回归分析等方法分析了黑龙江省春季浅层地温的变化特征[5]。

黑龙江省是国家重要的粮食生产基地，又是纬度最高的省份，热量条件不足，冬季土壤有封冻现象，其春季浅层地温的变化直接影响作物播种时间和发芽率。齐齐哈尔市位于黑龙江省西部地区，包括讷河、富裕、克山、克东、依安、拜泉、甘南、龙江和泰来9个市县。该地区地势平坦，平原广布，是黑龙江省主要的粮食产区。为更好地服务于当地农业生产，本文以齐齐哈尔各市县春季（5月）浅层（0-20 cm）地温观测数据为依据，分析其时间上的变化趋势和空间上的分布特征，为合理安排播种时间，调整作物品种（水稻等喜温作物的推广）提供依据。

2　数据与方法

本文所用资料为齐齐哈尔市及所辖各市县气象局1985-2014年春季（3-5）月的（0、5、15、20、40 cm）地温观测数据。对个别缺测的资料用其他地区同一时间相近的观测值用线性内插法进行插补。

采用地理分析系统arcgis、线性分析、回归分析等统计分析方法。

3　结果分析

3.1浅层地温年变化特征分析

采用线性分析得出齐齐哈尔各地1985-2014年春季0、10和20 cm地温的变化趋势基本一致，波动中伴随着上升趋势；最低值和最高值分别出现在1987年和2009年；各地地温的差异由地表的0 cm向深处10 cm、20 cm逐渐增大，但2010年起各地0 cm、10 cm和20 cm地温的差异均有明显的减小。泰来、龙江、齐齐哈尔温度比较高，拜泉、克东、克山温度比较低。西南温度大于东北温度，随着纬度的升高地温逐渐降低。可见纬度位置是造成温度差异的主要原因之一。

为量化上述地温变化特征，回归分析计算齐齐哈尔各地1985-2014年春季（5月）0、10和20 cm地温的30 a气候倾向率，分析结果得出，各层地温的气候倾向率变化范围为0.023-0.142℃·a-1，平均值为0.057、0.090和0.110℃·a-1，说明各层地温呈上升趋势。各市县平均值表明浅层地温随着深度的增加增温趋势变大。计算30 a齐齐哈尔地区十个站的平均3月0 cm地温升幅0.36℃·a-1，4月0 cm地温升幅0.60℃·a-1。由以上数据可见齐齐哈尔市春季地温成上升趋势。以上数据大多数都通过95%的显著性检验。

3.2空间变化趋势

为了解浅层地温升高趋势下各层地温的空间变化趋势，利用ARCGIS软件对1987年和2014年春季浅层地温进行克里格插值，获取这两个年份齐齐哈尔市春季浅层各层地温分布趋势。

1987年春季0 cm地温低于2014年，1987年0 cm地温整体上呈由西南向东北降低的趋势，温度变化范围为13-19℃。2014年0 cm地温分布也具有由西南向东北降低的趋势，温度变化范围为15-21℃。地温提升幅度2-4℃，其中西南部高温分布区域明显向北部扩展。

1987年和2014年10 cm地温也具有由西南向东北降低的趋势，1987年春季10 cm地温低于2014年，地温变化范围为7-13℃，2014年地温变化范围为11-17℃。地温提升幅度为2-4℃，其中西南部地区提升2-4℃，中部和东北部提升2-6℃，高温区域缩小，低温区域面积扩大。

1987年20 cm地温较低且差异不大，分布大体上南部高于中部和北部，地温温度变化范围为7-11℃。2014年春季20 cm地温也具有由西南向东北降低的趋势，地温温度变化范围为9-15℃。二者相比较，20 cm地温提升幅度为2-6℃，其中西南部地区提升2-4℃，分布区域明显向北部扩展；中部和东北部提升2-6℃，低温范围明显减小。

3.3影响春季浅层地温的因素

（1）气温。为分析浅层地温与气温的关系，计算二者的相关系数，气温与浅层地温呈较强的正相关关系，大多数市县均大于0.8，通过95%的显著性检验。说明气温是影响地温的主要因素；尤其是气温与0 cm地温的正相关最为明显，说明0 cm地温对气温变化的响应更快、更强烈。另外大多数市县气温与浅层地温的相关性有随深度增加而减小的趋势。

（2）降水。计算浅层地温与降水的相关系数，没有通过95%的显著性检验。计算结果表明0 cm和10 cm地温与降水呈负相关关系，0 cm地温与降水的负相关最为明显，说明降水对地表温度具有较大的负向调节作用。20 cm深度的地温与降水多数呈较小的正相关。

4　结论

（1）统计分析的结果表明，齐齐哈尔市春季浅层地温呈小幅上升趋势，上升趋势随深度的增加而增加。各市县间的浅层地温差异较小，2010年以来差异更趋于减小。

（2）空间分布上看，2014年春季浅层各层地温均高于1987年，总体上具有由西南部向东北部减小的趋势。伴随地温的升高，西南部高温分布区域明显向北部扩展，东北部低温区域减小，但10 cm地温的分布情况例外。

（3）相关分析的结果表明：影响春季浅层地温变化的主要因素是气温，其与0 cm、10 cm和20 cm地温均具有较高的正相关性，尤其是地表0 cm的地温。降水对春季浅层地温变化也有一定的影响，主要体现在对地表0 cm的地温上，具有较高的负向影响，这可能与土壤中水分蒸发导致地温降低有关。

参考文献

[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]李栋梁,钟海玲,吴青柏,等.青藏高原地表温度的变化分析.[J]高原气象, 2005, 24(3): 291 -298.

[4]建军,余锦华,达琼.近30年青藏高原年平均0cm地温的分布和变化特征.[J]气象, 2006, 32 (12): 64 -69.

[5]李帅，王萍，陈莉,等.黑龙江省春季浅层(0～20cm)地温变化特征及预报.[J]冰川冻土，2014，36 (1): 55－62.

第一作者简介：于晶（1983-），女，黑龙江省泰来县人，齐齐哈尔大学，本科生，工程师.

收稿日期：2016－1－1

文章编号：1002－252X(2016)01－0021－02

中图分类号：P468.10+21

文献标识码：A