長春市近50年凍土變化特征分析

張明　劉吉潔　肖鴻志

摘要：對長春市1981年～2010年凍土觀測資料整理和分析的基礎(chǔ)。分析了長春市凍土分布的季節(jié)變化、凍土深度的空間變化，以及封凍日期和化通日期的變化，同時也分析了最大凍土深度的時間變化特征。結(jié)果表明：長春市為季節(jié)性凍土區(qū)，凍土期在10月至次年5月間。平均初日和終日分別為10月25日和5月2日，凍土最大深度呈明顯下降趨勢，下降率為12.4厘米/10年。平均凍土深度179厘米，最大深度為203厘米。凍土深度隨著氣溫變化而變化，呈負相關(guān)關(guān)系。在全球變暖背景下，由最大凍土深度與溫度關(guān)系可以認為最大凍土深度仍將維持減小趨勢。

關(guān)鍵詞：長春市；凍土變化；分析與結(jié)果；特征

中圖分類號： P434 文獻標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.02.051

凍土深度是氣候環(huán)境變化的反映，是指含有水分的土壤在溫度下降到0℃或以下時而呈凍結(jié)的狀態(tài)，凍土是土壤狀況的一個重要部分，土壤凍結(jié)深度與農(nóng)事活動、建筑、道路橋梁、鐵路設(shè)計等關(guān)系密切，凍土對氣候變化具有敏感性，因而研究其變化意義重大。氣候變暖存在明顯的區(qū)域性，受氣溫變化的影響凍土存在區(qū)域性。從指導(dǎo)地方經(jīng)濟發(fā)展角度出發(fā)，研究在全球變暖的背景下，長春市凍土的變化特征和影響因子，構(gòu)建凍土最大深度的預(yù)測信息，為冬季道路修建和土木工程建設(shè)等地方經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文所用資料為長春市氣象局提供的1981年～2010年凍土資料。

1.2 方法

用Y 表示樣本量為n的某一變量，用t 表示所對應(yīng)的時間，建立Y，與 之間的一元線性回歸方程為：Y =0+bt。（ =1，2，…，n） （i）式中：0為回歸常數(shù)；b為回歸系數(shù)。回歸系數(shù)b的符號表示變量的趨勢傾向，b>0說明隨時間的增加而呈上升趨勢，反之 呈下降趨勢 J。把b×10稱作氣候傾向率 J，其單位為h/10 a，其可以表示氣象要素長期變化的大小。

為了分析要素yi與時間序列xi，要素yi與要素yj間線性相關(guān)的密切程度，分別計算序列相關(guān)系數(shù)和要素間相關(guān)系數(shù)，見公式（1）。式中：r 為相關(guān)系數(shù)；X時間（要素）平均值，Y為要素平均值。相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗水平為r=0.05。

2分析與結(jié)果

對長春市1981年～2010年凍土資料進行分析，長春市為季節(jié)性凍土區(qū)，每年凍土期在10月至次年5月間（見表1）。

對凍土初日（封凍日）資料進行分析，30年平均初日為10月25日，最早初日為10月5日在1988年和2001年出現(xiàn)，最晚初日為11月5日出現(xiàn)在1987年，最大相差30天。

對凍土終日（化通日）資料進行分析，30年平均凍土終日在5月2日，最早凍土終日為3月29日在2002年，最晚終日在5月17日，最大相差近50天。對90年代和21世紀(jì)年初、終日平均出現(xiàn)日期分析，90年代平均終日日期為5月4日，21世紀(jì)初終日日期為4月26日，平均終日提前8天。

平均初日的分析：

通過對凍土多年平均初終日期的分析得出：初日推后，凍土日數(shù)減小。

對凍土最大深度進行分析，最大值總體呈明顯下降趨勢，下降率12.4厘米/10年。30年平均最大凍土深度179厘米，最大深度為203厘米，出現(xiàn)在1988年，最小深度為121厘米出現(xiàn)在2002年，相差82厘米。在1981年～1990年平均最大凍土深度為191厘米，1991年～2000年平均最大凍土深度為180厘米，在2000年～2010年平均最大凍土深度為167厘米（見表2）。21世紀(jì)初的最大凍土深度的平均值比80年代減少了24厘米，詳見圖1。

90年代、00年代、21世紀(jì)初相繼減小的數(shù)值為11厘米、13厘米、24厘米，說明隨著年代的增加，凍土深度減小值增大。

最大凍土深度與氣溫的關(guān)系

對資料分析發(fā)現(xiàn)：長春市最大凍土基本出現(xiàn)在前半年，用30年最大凍土深度與前半年平均氣溫做相關(guān)性比較，得出相關(guān)系數(shù)為-0.4。說明最大凍土深度隨著氣溫變化而變化，呈負相關(guān)關(guān)系。在全球變暖背景下，由最大凍土深度與溫度關(guān)系可以認為最大凍土深度仍將維持減小趨勢。

3 結(jié)語

長春市為季節(jié)性凍土區(qū)，凍土期在10月至次年5月間，凍土初日（封凍日）為10月25日，最早初日為10月5日，最晚初日為11月5日。凍土終日（化通日）在5月2日。最早凍土終日為3月29日，最晚終日在5月17日，最大相差近50天。

最大凍土深度平均初日推后，凍土期間日數(shù)減小。

凍土最大深度最大值總體呈明顯下降趨勢，下降率12.4厘米/10年。30年平均最大凍土深度179厘米，最大深度為203厘米，出現(xiàn)在1988年，最小深度為121厘米出現(xiàn)在2002年。21世紀(jì)初的最大凍土深度的平均值比80年代減少了24厘米。

最大凍土深度隨著氣溫變化而變化，呈負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.4。在全球變暖背景下，由最大凍土深度與溫度關(guān)系可以認為未來幾年最大凍土深度仍將維持減小趨勢。

作者簡介：張明，本科學(xué)歷，長春市氣象探測中心，助理工程師，研究方向：綜合氣象探測。endprint