1961—2019年安慶市地溫變化特征分析

鄭燕 何敏發 周宏健

摘要 ? ?本文利用安慶站1961—2019年共59年的逐日5、10、20、40 cm平均地溫資料，采用線性傾向估計、Mann-Kendall突變檢驗、Morlet小波分析等方法，對安慶站地溫進行了分析。結果表明，各層年平均地溫變化相似，各層的年平均地溫呈增溫趨勢;春季各層地溫呈增溫趨勢，其他季節無明顯增降溫趨勢;各層地溫的月變化總體呈現拋物線變化，冷月份中，距離地表越深溫度越高;暖月份中，距離地表越深溫度越低。M-K突變檢驗表明，5 cm地溫于2001年發生突變，地溫顯著升高，其他層次未發生突變。利用小波分析可以看出，各層地溫59年來存在3～5年高頻振蕩周期和8～14年低頻振蕩周期。

關鍵詞 ? ?地溫;變化特征;線性傾向估計;小波分析;M-K突變檢驗;安徽安慶;1961—2019年

中圖分類號 ? ?P423.3 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）15-0204-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

1 ? ?資料與方法

選取安慶站1961—2019年逐日5、10、20、40 cm平均地溫資料，對5個層次日平均氣溫作算數平均，得到月、年平均地溫序列，按3—5月為春季、6—8月夏季、9—11月為秋季、12月至翌年2月為冬季生成季序列。

采用線性傾向估計法分析地溫的變化趨勢;用Mann-kendall突變檢驗對地溫進行突變檢驗;用Morlet小波分析方法分析地溫周期變化特征[1-3]。

2 ? ?地溫變化特征分析

2.1 ? ?地溫年變化特征

1961—2019年安慶市5、10、20、40 cm年平均地溫變化曲線見圖1。可以看出，各層年平均地溫變化相似，最高值出現在2007年，最低值出現在1980年。階段性變化明顯，1961—1975年波動下降，1980—2007年波動上升。采用線性傾向估計法分析地溫的變化趨勢，5、10、20、40 cm的氣候傾向率分別為0.119、0.092、0.079、0.058 ℃/10 a（均通過95%的信度水平顯著性檢驗），各層的年平均地溫呈增溫趨勢，增幅為0.058～0.119 ℃/10 a。5 cm年平均地溫增幅最大，40 cm增幅最小，且隨著深度的增加增幅減小。

2.2 ? ?地溫季節變化特征

由表1可知，只有春季各層地溫相關系數通過了99.9%信度水平顯著性檢驗，春季各層地溫呈增溫趨勢，10年增幅在0.227～0.357 ℃之間，5 cm增幅最大，40 cm增幅最小。夏季各層相關系數均未通過顯著性檢驗。秋季5 cm地溫相關系數通過90%信度顯著性檢驗，氣候傾向率為0.012 ℃/10 a，呈增高趨勢，其他層次未通過顯著性檢驗。冬季同樣只有5 cm地溫通過90%信度水平顯著性檢驗，氣候傾向率為0.097 ℃/10 a。

2.3 ? ?地溫月變化特征

從圖2可以看出，各層地溫的月變化總體呈現拋物線變化。5 cm地溫最大值出現在7月，最小值出現在1月。10、20、40 cm地溫最大值出現在8月，最小值出現在1月。10月至次年2月地溫由高到低依次是40 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm，3—9月地溫由高到低依次是5 cm≥10 cm≥20 cm≥40 cm。說明冷月份中，距離地表越深溫度越高;暖月份中，距離地表越深溫度越低。

3 ? ?地溫突變特征

用M-K法檢測1961—2019年安慶5、10、20、40 cm年平均地溫序列的突變。給定顯著性水平α=0.05，即u0.05=±1.96。由圖3可知，5 cm地溫于2001年發生突變，地溫顯著升高，其他層次未發生突變。

4 ? ?地溫周期特征

小波系數的變化趨勢與氣候信號的起伏基本一致，等值線中心為冷暖中心，中心值的大小可以反映出波動震動強度，小波系數的零點可能對應于氣候突變點[4-6]。由圖4可知，為了分析各層地溫的年際周期變化特征，本文選用Morlet小波分析方法，對安慶各層地溫時間序列作小波變換，得到小波系數實部等值線圖。可以看出，各層地溫59年來存在3～5年高頻振蕩周期和8～14年低頻振蕩周期。

5 ? ?結論

（1）從各層地溫的年、季和月變化來看，各層年平均地溫變化相似，各層的年平均地溫呈增溫趨勢;春季各層地溫呈增溫趨勢，其他季節無明顯增降溫趨勢;各層地溫的月變化總體呈現拋物線變化，冷月份中，距離地表越深溫度越高;暖月份中，距離地表越深溫度越低。

（2）從各層的地溫突變情況來看，5 cm地溫于2001年發生突變，地溫顯著升高，其他層次未發生突變。

（3）從各層地溫變化周期來看，各層地溫59年來存在3～5年高頻振蕩周期和8～14年低頻振蕩周期。

6 ? ?參考文獻

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