近30年陳巴爾虎旗地區40厘米淺層地溫場變化特征

郝清華 吳昊 吳婕

摘要：本文收集并整理陳巴爾虎旗氣象觀測站的氣溫資料和其近30年淺層地溫（即40厘米）數據，對陳巴爾虎旗淺層地溫的變化趨勢與氣溫變化、地形起伏變化的相關性進行分析。總結近30年的淺層地溫變化規律，分析淺層地溫變化與氣溫變化的關系，分析淺層地溫氣候異常變化年份其前后氣溫的波動情況。結果表明：陳巴爾虎旗地區淺層地溫近30年來在逐步變暖，這與其氣候變化的特點基本一致。分析其月淺層地溫和月平均氣溫的變化可知，其變化規律一致，但是存在一定的滯后現象。地形的起伏對淺層地溫的變化也存在著一定的影響，但是影響幅度較小。

關鍵詞：陳巴爾虎旗；淺層地溫；氣溫變化；地形

中圖分類號： P314 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.07.026

淺層地溫是影響農作物生長、城市建設等諸多人類活動的重要影響因素。其是大氣圈、巖石圈熱交換的媒介，大氣圈氣溫的波動會直接影響淺層地溫的變化[1]。針對工程、勘探以及種植等多方面的需求，不同的科研學者對淺層地溫的變化從不同角度進行了探索和研究[2]。根據近代科學家研究表明由于全球氣溫的變暖導致淺層地溫也呈現出升高的趨勢，例如前蘇聯科學家研究發現近100年來俄羅斯地區淺層地溫呈現升高的趨勢，中國大興安嶺阿木爾地區多年凍土在上世紀70年代至90年代期間其淺層地溫呈現升高的趨勢[1]等。而針對此項觀點陸曉波等通過研究近50年來的地溫場資料提出了不同的觀點，其認為全國的平均地溫變化大致應分為3個階段，即地溫下降階段，相對氣候冷期及90年代后期的升溫階段。

陳巴爾虎旗位于內蒙古呼倫貝爾市西北部地區，其地溫場的變化規律分析較少[1]。故本文在整理收集陳巴爾虎旗地區觀測站近30年的氣溫以及淺層地溫（即40厘米）資料后進行分析，并結合其地形起伏變化影響 ，研究其地溫的變化規律、區域性地溫分布特征、地溫與氣溫變化的相關關系等，得到了一些初步的研究成果，為今后地溫研究奠定了一定的基礎。

1數據來源與方法

本文主要選擇陳巴爾虎旗氣象觀測站1980年～2010年年平均氣溫、40厘米淺層地溫年數據、月平均氣溫、月40厘米淺層地溫數據，地面高程模型數據（Digital Elevation Model， DEM）。主要采用相關性分析法、趨勢分析法對氣溫和淺層地溫數據進行分析比較。

2研究區概況

陳巴爾虎旗地處內蒙古自治區呼倫貝爾市的西北部，是呼倫貝爾草原的腹地，其東經坐標為118度22分～121度02分，北緯48度48分～50度12分，屬于中溫帶半濕潤半干旱大陸性氣候。其具體表現為夏季溫涼短促，冬季漫長嚴寒。

3結果與分析

3.1 年40厘米淺層地溫及平均氣溫變化特征

陳巴爾虎旗近30年平均淺層地溫為2.5℃。從圖1可知，陳巴爾虎旗近30年淺層地溫變化趨勢較大，約以每10年0.377℃的趨勢變暖。其中2007年是近30年來淺層地溫最高的一年，年平均淺層地溫4.4℃；1981年是最低的一年，年平均地溫為1.2℃。同時這30年中，前20年淺層地溫變化相對較小，年際間溫差最大為2℃；近10年淺層地溫波動較大，年際間溫差最大達到了2.5℃，這也是近幾年極端事件頻發引起的氣候異常所導致的。

陳巴爾虎旗近30年平均氣溫為-0.9℃。從圖2可知，近30a來氣溫呈現顯著變暖的形式，大約以每10年0.596℃的增長速度變暖。其中2007年也是近30年來氣溫最高的一年，年平均氣溫為0.8℃；1981年和1984年年平均氣溫均為-2.7℃。

通過分析可知，近30年淺層地溫和氣溫都在呈現出變暖的形勢，同時其最高最低溫度年份基本一致。通過驗證年平均氣溫和年平均淺層地溫的相關系數（見表1）可知，其相關系數為0.446，經驗證屬相關，其顯著性檢驗可通過置信度95%。淺層地溫和氣溫屬相關而非顯著性相關，主要原因是由于地溫不但受氣溫影響還受到地下巖石圈的影響[2]。

3.2 月40厘米淺層地溫及平均氣溫變化特征

由近30年月平均氣溫變化曲線（圖3）可知，隨著季節的變化從1～12月地溫和氣溫均呈現出先增長后下降的變化趨勢。淺層地溫變化曲線的峰值和氣溫變化曲線的峰值存在一定的差異性，這主要表現在淺層地溫變化曲線的峰值主要出現在8月，而氣溫變化曲線的峰值出現在7月，且淺層地溫變化曲線的升降幅度和趨勢較氣溫變化曲線更為平緩。這幾點均可說明淺層地溫變化較氣溫變化的滯后性，雖然淺層地溫的變化受氣溫的影響較大，因為其自身的影響因素的限制，使其在隨氣溫變化的過程中存在一定的滯后性。

通過表1分析可知，月淺層地溫與月平均氣溫的相關系數為0.997，可通過置信度99%的檢驗，屬顯著相關。較年平均氣溫的相關性比較可知，月平均氣溫的相關系數要遠高于年平均，這是由于氣溫在一年內變化波動較大，而淺層地溫雖受氣溫的影響會出現一定的年際間的波動，但其地溫的變化幅度較小。而在一個月中氣溫的變化幅度較年際間的變化幅度相對較小，這與淺層地溫的變化規律相類似。雖然淺層地溫較氣溫的變化具有滯后性，但是總體的趨勢和形式是一致的。

3.3 地面起伏變化與淺層地溫空間分布的關系

由圖4可知，陳巴爾虎旗地區東高西低，其海拔最高地區海拔約為1056米。其淺層地溫40厘米地溫所呈現出與其地形分布特點相反的分布特征，其呈現出西高東低的空間分布特征，淺層地溫最高地區約為3.0℃。這說明地形的起伏對淺層地溫的分布存在著一定的影響，地勢越高的地區淺層地溫值越低，地勢越低的地方淺層地溫值越高。這是由于地溫的變化不但收到大氣圈的影響，同時還受到巖石圈的影響。但是其影響幅度并不是很大，從東到西，海拔變化約有500米，但是淺層地溫從東到西溫差變化約1.5℃。這說明地形因素雖然影響著地溫的變化，但是其影響也不顯著，其受氣溫的影響也較大。

4結語

對比分析陳巴爾虎旗40厘米淺層地溫的變化趨勢，及其與氣溫、地形起伏變化的相關關系可得到如下幾方面的結論。

近30年來，陳巴爾虎旗40厘米淺層地溫呈現出變暖的趨勢，大約以每10年0.596℃的趨勢變暖。2007年是近30年來淺層地溫最高的一年，年平均淺層地溫4.4℃；1981年是最低的一年，年平均地溫為1.2℃。

通過分析近30年淺層地溫和氣溫年際間的變化形式可知，都在呈現出變暖的形勢，同時其最高最低溫度年份基本一致。但是驗證年平均氣溫和年平均淺層地溫的相關系數，其相關系數為0.446，經驗證屬相關，其顯著性檢驗可通過置信度95%。淺層地溫和氣溫屬相關而非顯著性相關，主要原因是由于地溫不但受氣溫影響還受到地下巖石圈的影響[2]。

月淺層地溫變化與月平均氣溫的變化曲線基本一致，但是淺層地溫變化曲線的峰值和氣溫變化曲線的峰值存在一定的差異性，這主要表現在淺層地溫變化曲線的峰值主要出現在8月，而氣溫變化曲線的峰值出現在7月，且淺層地溫變化曲線的升降幅度和趨勢較氣溫變化曲線更為平緩。這說明淺層地溫的月際間變化由一定的滯后性，雖然淺層地溫的變化受氣溫的影響較大，因為其自身的影響因素的限制，使其在隨氣溫變化的過程中存在一定的滯后性。

分析淺層地溫的空間分布與地形起伏之間的關系可知，地形的起伏對淺層地溫的分布存在著一定的影響，地勢越高的地區淺層地溫值越低，地勢越低的地方淺層地溫值越高，是其影響幅度并不是很大。

參考文獻

[1]崔軍平，任戰利，肖輝，等.2007.海拉爾盆地地溫分布及控制因素研究[J].地質科學，42（04）：656-665.

[2]郭余良.2007.青藏鐵路多年凍土區的地溫特征及影響因素[J].力學與實踐，25（03）：55-57.

作者簡介：郝清華，碩士，阿榮旗氣象局，研究方向：氣象資料分析與應用。