冻土观测的异常原因及防范措施探讨

陈志超+柴德美

摘 要：本文分析了由于冻土器周围草层根系生长旺盛，冻土器安装不规范，内外管不良以及冻土器内形成过冷却水等原因，导致地面温度低却未出现冻土层的异常情况，建议安装前清除冻土器周围旺盛的草根，注意内外管零线与地面齐平，保持外管内部干燥，检查内管是否漏水，交接班巡视仪器用手指挤压内管，雪后注意巡视和观测，以期提高冻土观测数据的准确性。

关键词：冻土；异常；防范措施

中图分类号：P41 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170733205

引言

冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0℃或以下而呈冻结的状态。承担冻土观测的气象站，根据埋入土中的冻土器内水结冰的部位和长度，来测定冻结层次及其上限和下限深度。冻土深度以厘米（cm）为单位，取整数，小数四舍五入[1]。随着气象业务现代化发展，部分观测项目温度、湿度、风、降水量、气压、地温、能见度和视程障碍现象已经实现自动观测，冻土是仅剩几个人工观测项目之一，为避免人为误差，冻土的观测方式、观测方法以及仪器维护尤为重要。冻土观测经常出现一些异常情况，采取适当措施进行防范，提高冻土观测数据的准确性。

1 冻土观测遇到的异常现象

一般情况下，地面温度在-2℃左右就可能出现冻土现象，而当地面温度低于-5℃，5cm、10cm地温已经低于0℃，表面土层开始冻结，仪器观测却无冻土层。

观测员7：30巡视仪器时，手摸冻土器内管没有结冰迹象，观测时段发现短时间内出现冻结层。

2 冻土观测出现异常现象的原因浅析

冻土器周围的草层长势旺盛，根系发达，扎入泥土中的根，将冻土器周围的土壤层层包围，起到了天然的保温作用，影响了土壤温度的下降。

冻土器安装不规范，外管和内管与地面不齐平，或者冬季观测期间外管产生位移，导致外管零线埋置地下太深，土壤对冻土器有保温效果，冻土较浅时可能观测不到冻土层。

外管内落进降水或其他杂物，或者外管裂缝渗入降水，使外管内温度较高，其热容量缓解了内管降温的幅度和速度。

内管保管不良，上一年度凍裂，安装时灌水少等原因，冻土器内管水量不足，未及时补充加水，或者加水时接近观测时间，水温偏高影响记录。

灌水没有注意敲打管壁，使内管中水柱有残留气泡，气体凝固点低，气泡使内管水柱不易结冰。

冻土器内管里链子的环口不是封死的，用力不慎，就会断开，链子的作用是固定内管中的冰柱，而链子断开后造成冰柱下滑，形成上层没有结冰的假象。

积雪天气有较厚积雪覆盖地温传感器，使地面温度比实际偏高，误认为无冻土没有巡视仪器和现场观测。

短时间内出现冻土的原因分析：比较纯净的水，如不受振动，即使地面温度降到零度以下，也不会结冰，这叫过冷却水[2]。过冷却水是非常不稳定的，观测员08：00前第1次去巡视仪器，对内管的水进行了晃动，就会引起结冰，产生冻土层。

3 冻土观测异常的防范措施

预报气温接近0℃时，开始着手维护冻土器外管，发现外管零线刻度深陷地面以下，可以将外管拔出，使外管和内管的零线刻度齐平，并与地表在同一水平面上，将周围的土壤填平，保持疏松。如果外管内有水，需要对外管内的水进行清理，用干净的布擦净后晾干。

观察冻土器外管周围的草丛是否过厚，将外管包围，影响地温下降。把草根清除干净，适当松动土壤，在相同温度条件下就会观测到冻土。

避开08：00临近观测时段，把内管完全提出，如果底端漏水目测可发现水面上沿位置，确定内管漏水后将底端螺丝拧开，重新灌入干净的水，将螺丝拧紧，建议用蜡滴封好内管底端，可以防止内管再次漏水。观测冻土时将内管垂直提出，避免链子脱落。

降雪停止后，虽然有积雪覆盖地面，但是强冷空气影响下，地温降温还是比较显著的，此时要结合气温，按时巡视仪器、观测冻土，以免漏测。

由于过冷却水振动后出现冻土的情况，台站需要统一观测方法，巡视仪器时用手轻摸冻土器内管，对冷水进行扰动，有利管内过冷却水冻结。

4 结语

根据本人多年的冻土观测实践，详细分析了冻土观测易出现的异常情况，提出切实可行的防范措施，让冻土观测数据更接近实际情况。为保证冻土数据的准确性，观测人员在使用冻土器前及时检查仪器及周端自然覆盖物，使用期间定期检查维护冻土器，保证仪器性能正常，按时巡视仪器，及时发现异常，对疑误情况进行分析判断，严格按照《地面气象观测规范》要求正确处理。

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： 90-91.

[2]颜永琴，牛鹏高.过冷水在冻土观测中造成的缺测问题[J].地球，2013（07）：299.

作者简介：陈志超（1978-），女，山东日照人，本科，主要从事综合气象业务工作。