1980—2015—年肃北县地面温度变化趋势及地气温度相关关系分析

张锦凤++王胜军

摘要 利用肃北气象观测站1980—2015年近36年逐月地面温度资料，运用折线图法、趋势分析、相关分析等方法，对肃北地区近36年地面温度、地面最高温度、地面最低温度的月、年、四季的变化特征以及地面温度与气温的相关关系进行统计分析。结果表明，月平均地面温度、地面最高温度、地面最低温度均呈升温趋势；年平均地面温度、地面最低温度呈升温趋势，地面最高温度呈降温趋势；地面平均温度只有夏季呈降温趋势，地面最高温度只有春季呈升温趋势，地面最低温度四季均呈升温趋势；月平均地温和气温二者相关系数为0.996，呈显著正相关性。

关键词 地面温度；气温；变化趋势；地气温差；相关关系；甘肃肃北；1980—2015年

中图分类号 P423.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0204-03

地面温度，也叫0 cm温度，是裸露土壤表面的温度[1]。地温对农作物正常的生长发育有着十分重要的作用，对种子发芽、出苗的影响比气温直接得多，故一般采用地温作为播种指标；地温还影响农作物对水分、养分的吸收，影响农作物光合作用的进行，同时地温对植物块根、块茎的形成、病虫害的发生发展、土壤微生物的活动都有不同程度的影响[2]。因此，研究肃北地面温度变化趋势及地气温度相关关系，对农牧业生产具有十分重要的指导意义。

1 资料与方法

利用肃北气象观测站1980—2015年近36年逐月平均地表温度、地表最高温度、地表最低温度及气温观测数据。按12月至次年2月为冬季，3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，形成季序列值[3]。采用折线图、线性气候倾向趋势分析等方法对地面温度变化趋势进行分析，并采用相关分析和回归分析的方法对地表温度与气温的相关关系进行研究[4-6]。

2 结果与分析

2.1 地表温度变化趋势

2.1.1 月变化趋势。由图1可知，近36年肃北县地面温度、地面最高温度、地面最低温度月平均最大值分别为25.7、49.4、11.3 ℃，均出现在7月；地面温度、地面最低温度月平均最小值分别为-7.7、-16.7 ℃，均出现在1月，地面最高温度月平均最小值为9.7 ℃，出现在12月。地面温度、地面最高温度、地面最低温度各月气候变率分别为3.926、2.816、5.531 ℃/10年，均呈上升趋势，其中地面最低温度升温速度最快。

2.1.2 年变化趋势。1980—2015年肃北县地面温度、地面最高温度、地面最低温度的年平均值分别为9.9、32.3、-2.3 ℃。由图2可知，近36年地面温度、地面最高温度、地面最低温度的年平均最大值分别为11.2、36.0、0.8 ℃，分别出现在1998年、1997年、2007年；地面温度、地面最高温度、地面最低温度的年平均最小值分别为8.7、27.8、-4.7 ℃，分别出现在2012年、2002年、1984年。地面温度、地面最高温度、地面最低温度的年气候变率分别为0.151、-0.441、0.983 ℃/10年，地面温度、地面最低温度呈现年上升趋势，地面最高温度呈现年下降趋势。

2.1.3 季变化趋势。主要从以下几个方面进行了详细的分析。

（1）地面平均温度。由图3可知，近36年肃北县地面平均温度平均值春季、夏季、秋季、冬季分别为12.2、24.7、8.5、 -6.0 ℃；春季最大为15.1 ℃，出现在1997年；最小为10.6 ℃，出现在2006年。夏季最大为26.8 ℃，出现在2001年；最小为21.9 ℃，出现在1993年。秋季最大为10.3 ℃，出现在2006年；最小为6.3 ℃，出现在1981年。冬季最大为-3.8 ℃，出現在2008年；最小为-11.1 ℃，出现在2015年。四季气候变率分别为0.081、-0.221、0.264、0.132 ℃/10年，除夏季呈降温趋势外，其他各季均呈升温趋势。

（2）地面最高温度。由图4可知，近36年肃北县地面最高温度春季、夏季、秋季、冬季平均值分别为37.1、48.8、30.9、12.5 ℃。春季最大为43.8 ℃，出现在2013年；最小为29.9 ℃，出现在2003年。夏季最大为53.8 ℃，出现在1995年；最小为41.3 ℃，出现在2007年。秋季最大为34.6 ℃，出现在1980年；最小为24.2 ℃，出现在2002年。冬季最大为15.7 ℃，出现在1996年；最小为4.7 ℃，出现在2007年。四季气候变率分别为0.034、-0.728、-0.672、-0.735 ℃/10年，除春季呈升温趋势外，其他各季均呈降温趋势。

（3）地面最低温度。由图5可知，近36年肃北县地面最低温度春季、夏季、秋季、冬季平均值分别为-1.7、10.1、-2.2、-15.1 ℃。春季最大为1.2 ℃，出现在2008年；最小为-3.7 ℃，出现在1995年。夏季最大为12.5 ℃，出现在2002年；最小为8.2 ℃，出现在1983—1985年。秋季最大为1.1 ℃，出现在2006年；最小为-5.5 ℃，出现在1981年。冬季最大为-11.3 ℃，出现在2002年、2007年；最小为-19.2 ℃，出现在1983年。四季气候变率分别为0.694、0.980、1.064、1.173 ℃/10年，各季均呈升温趋势，其中冬季升温最为显著。

2.2 地气温差变化特征及地气温度相关性分析

2.2.1 地气温差年变化特征。由图6可知，地气温差年平均值恒大于0 ℃，即年平均地面温度大于年平均气温，年平均地气温差呈波动状，气候变率为-0.102 ℃/10年，整体呈下降趋势。1990年地气温差差值最大，为4.8 ℃；2007年最小，为1.4 ℃。

2.2.2 地气温差月变化特征。1980—2015年近36年肃北县月平均地面温度和气温及地气温差见表1。地气温差最大出现在6月，为6.7 ℃；最小出现在12月，为-1.3 ℃。3—10月月平均地面温度和气温均大于0 ℃，且地面温度高于气温，平均地气温差4.5 ℃。

从地气温差月变幅看，地温3—4月、4—5月、5—6月、6—7月分别升高了8.9、7.2、4.2、1.5 ℃，气温3—4月、4—5月、5—6月、6—7月分别升高了7.0、7.2、3.9、2.2 ℃，3—7月地温和气温均在增高，且增幅随时间下降。7—12月地温和气温均在下降且下降幅度气温高于气温。

2.2.3 地温和气温的相关性分析。利用肃北县1981—2015年近36年逐月平均地温和气温资料，利用统计学回归方法建立地气温关系模型（图7），得出回归方程：y=1.27x+0.962，R2=0.996。式中，y为地温，x为气温。斜率为正，说明地温和气温呈显著正相关性，相关系数为0.996，通过0.01信度显著性检验。

3 结论

（1）肃北县近36年月平均地面温度、地面最高温度、地面最低温度均呈上升趋势，月气候变率分别为3.926、2.816、5.531 ℃/10年。

（2）近36年年平均地面溫度气候变率为0.151 ℃/10年，呈升温趋势，其四季变率除夏季呈降温趋势外，其他各季均呈升温趋势；年平均地面最高温度气候变率为-0.441 ℃/10年，呈降温趋势，其四季除春季呈升温趋势外，其他各季均呈降温趋势；年平均地面最低温度气候变率为0.983 ℃/10年，其四季均呈升温趋势。

（3）近36年的年平均地气温差气候变率为-0.102 ℃/10年，整体呈现降温趋势。月平均地温和气温二者相关系数为0.996，变化趋势具有很强的一致性，且月平均地面温度高于气温。

4 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，2003：35-41.

[2] 姜会飞，廖树华，叶尔克江，等.地面温度与气温关系的统计分析[J].中国农业气象，2004（3）：1-4.

[3] 王发科，郭晓宁，李兵.格尔木盆区浅层地温对气候变化的响应[J].青海科技，2009（4）：32-34.

[4] 崔妍，李倩，周晓宇，等.5个全球气候模式对中国东北地区地面温度的模拟与预估[J].气象与环境学报，2013（4）：37-46.

[5] 张翠华，张文煜，卞韬，等.河北省石家庄地面温度变化特征[J].干旱气象，2012（1）：27-33.

[6] 胡伯彦，王淑瑜.区域气候模式对中国地区1982—2001年地面温度和降水模拟能力的检验[J].南京大学学报（自然科学版），2011（3）：318-329.