电白前期地温与汛期降水的关系

古明媚，张涛，罗健，蔡世同

（茂名市电白区气象局，广东茂名 525400）

地温作为衡量地表土壤热能的物理量［1］，它与地表面其它物理量存在一定的关系。汤懋苍等［2］首先发现深层地温距平变化与后期降水变化有关；刘晓东等［3］研究冬半年160 cm月地温距平变化，发现该累积距平绝对值大（小），则来年汛期的降水变率也大（小）；向毓意等［4］发现西藏前期10 cm地温变化与降水有着密切的联系；王森等［5］剖析了降水与地温的关系；郭瑞玲等［6］则分析了各层地温在不同降水情况下的变化。也还有许多学者利用地温因子建立预报方程预报气象要素［7-9］，预报效果也较好。目前许多单站地温资料时长较短，深层地温资料更是缺乏，就粤西而言，电白国家基准站的地温资料比较全面，时间序列也较长，本研究就利用该地温研究其与后期汛期降水的关系，为做好中长期天气预报提供依据，也希望为日后更好进行专业气象服务提供帮助。

1 资料与方法

本研究采用电白国家基准气候观测站1992—2017年的地温和降水资料，运用统计、相关（SPSS中的Pearson相关分析）分析方法和距平变率等对前期地温与汛期降水的关系进行分析。其中，2017年3月地温缺测，用多年平均值代替；由于受不同时段不同系统影响，本研究把汛期细分为汛期（4—9月）、前汛期（4—6月）、后汛期（7—9月）及夏季（6—8月）共4个不同时段降水。4季分别为春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）、冬（12月—次年2月）；冬半年指上年10月至当年3月。

2 电白地温基本特征

由表1可知，1992—2017年电白0 cm年平均地温最大，10、15、20 cm年平均地温相同，均为25.7℃，40 cm年平均地温最小，但深度越深，年平均地温又逐渐上升，320 cm年均温又回到25.7℃。最热月平均地温越往深层，温度越低，而最冷月则相反，越往深层，温度越高。由图1可看出，全年总共有2次大的交叉点，大致发生在3—4月（浅层地温明显上升超过深层地温）和10月（浅层地温降幅大于深层地温且低于深层地温）；地表至浅层，温度更易受大气环流因素的影响：0 cm变化最大，其次是5 cm；10、15、20 cm 3层地温变化较小、相对稳定；而深层地温的变化，越往深层则越表现出强的保守性和滞后性：4层年均温相差不大，但最热或冷月平均温变化幅度较大；320 cm最热月平均地温出现月份已推后到10月份，比其它深层推后2个月，比浅层整整推后了3个月。

表1 1992—2017年电白各层地温分布

图1 1992—2017年电白各层地温逐月分布

3 前期地温与汛期降水的关系

3.1 前期季地温与汛期降水关系

1）前期季地温与当年汛期降水关系。

由表2可知，前期各层冬、春季地温与当年汛期、前后汛期及夏季降水相关关系较差，相关系数最高为0.340，没有通过0.05的显著性检验。从表2中还可看出，冬季各层地温与汛期、后汛期、夏季降水呈正相关，与前汛期降水呈负相关；春季各层地温与后汛期降水呈正相关，与夏季降水则从浅层到深层由负相关转为正相关。

2）4季地温与次年汛期降水关系。

由4季各层地温与次年汛期、前后汛期及夏季降水相关关系表（表略）可知，春、夏、秋季各层地温与次年汛期、夏季降水呈负相关，冬季则相反；四季各层地温与次年前汛期皆为负相关；春、夏、秋季各层地温与次年后汛期降水呈负相关的居多，少数为正相关；总的来说，春季地温与次年前汛期降水相关性最好，呈现较好的负相关，其中0至15 cm春季地温与次年前汛期降水关系显著（通过0.05的显著性检验），相关系数分别为-0.485、-0.498、-0.481、-0.445，越往深层，相关关系有所降低；其它相关系数均未通过显著性检验。

表2 电白前期各层冬、春季地温与汛期、前后汛期及夏季降水相关系数

3.2 前期月地温与汛期降水关系

1）前期月地温与当年汛期降水关系。

根据统计，前期各月地温与当年汛期、后汛期及夏季降水以正相关为主，与当年前汛期降水以负相关为主；相关系数较大（通过0.05的显著性检验）的有15和20 cm 2月地温与前汛期降水、320 cm 3月地温与后汛期降水，相关系数分别为-0.399、-0.398、0.404，其他相关关系则不显著。

2）各月地温与次年汛期降水关系。

当年各月地温与次年汛期、前后汛期及夏季降水的关系（表略）主要以负相关为主，正相关占少数；相关系数通过显著性检验的有0至20 cm 11月地温与次年汛期降水、0至80 cm4月地温与次年前汛期降水、40 cm 1月地温与次年前汛期降水以及320 cm 5月地温与次年前汛期降水，且皆为负相关，最高为-0.501（通过0.01的显著性检验）。

总的来说，前期月季地温与当年汛期、前后汛期及夏季降水关系较差；当年月季地温与次年汛期、前后汛期及夏季降水关系则相对较好，响应比较明显，存在多个显著相关关系。

3.3 前期月地温与汛期月降水关系

1）前期月地温与当年汛期月降水关系。

据统计，前期各月地温与当年汛期月降水以弱正相关为主，通过显著性检验的个数较少：0和5 cm 2月地温与6月降水，10、15、20 cm 3月与6月降水，且皆为负相关关系，最高为-0.417。

2）各月地温与次年汛期月降水关系。

当年各月地温与次年汛期各月降水的相关性明显好于当年汛期（表略），通过显著性检验的相关系数达75个，主要以负相关为主，320 cm最多，20 cm和160 cm最少，其中相关系数最高为-0.617（通过0.01的显著性检验）；0至80 cm地温与次年4月降水关系不显著，但与160和320 cm相关性显著性增加；各层月地温与次年7月降水关系较差；0至160 cm 10月地温都与次年5、6月降水显著相关；0至40 cm 11月地温与次年9月降水显著相关；40至320 cm 11月地温与次年6月降水显著相关；同时，根据相关系数（表略），还发现些其它特征：地温与次年4、6月降水表现为负相关，与次年5月表现为正相关；0至80 cm地温与次年5月降水关系较好，160至320 cm地温的关系则明显降低，次年4月与5月正好相反，0至80 cm地温与次年4月降水关系较小，160至320 cm地温与其关系明显上升；次年8月降水与浅层地温关系较好，越往深层，关系越差。

总之，部分层次月地温对滞后月降水（汛期内）的关系较为显著，特别是对于次年汛期月降水，较好的反映出地温对后期汛期降水的振荡关系，在气候预测上有一定的参考意义。

3.4 地温异常与降水变率

为进一步揭示前期地温与汛期降水的关系，本研究统计了冬半年各层地温距平与汛期、前后汛期及夏季降水距平的相关关系，发现相关系数都较小（其中冬半年深层地温距平与汛期降水距平呈弱的正相关），但通过对比冬半年各层地温距平与汛期、前后汛期及夏季降水变率的逐年变化曲线，发现冬半年深层地温距平与汛期降水变率的历史变化曲线趋势较一致（与160 cm的地温距平较为一致，320 cm次之）；冬半年各层地温距平与前后汛期及夏季降水变率的逐年曲线变化则较多分歧。由图2可看出，冬半年160 cm地温距平与汛期降水变率的变化曲线走向基本一致，峰谷基本相互对应出现，但部分年份存在推后的情况，这可能是导致两者相关系数（0.081）较小的原因之一。

图2 电白冬半年（上年10月至当年3月）160 cm地温距平与当年汛期降水变率的逐年变化

4 结论

1）地表至浅层，温度更易受大气环流因素的影响，0 cm变化最大；而越往深层则越表现出强的保守性和滞后性。

2）前期月季地温与当年汛期、前后汛期及夏季降水关系较差；当年月季地温与次年汛期、前后汛期及夏季降水关系则相对较好，响应较明显，存在多个显著相关关系；

3）部分层次的月地温对滞后月（汛期内）降水的关系较为显著，特别是对于次年汛期月降水，较好的反映出月地温对后期汛期月降水的振荡关系；

4）冬半年的深层地温异常与未来汛期降水变率的逐年变化曲线趋势基本一致，峰谷基本相互对应出现，但部分存在推后的情况。