朔州市草面溫度特征及氣象因子間關系分析

朱葉 馬志強 王雅婧 郭小琴

摘要 選取朔州市國家基本站 2011—2019年逐日草溫、氣溫、地溫資料，采用氣候統計診斷法、相關分析等，分析草溫變化規律及其與氣象因子間的關系。結果表明：草溫、氣溫及地溫的年振幅地溫>草溫>氣溫，季節振幅春季地溫>草溫>氣溫，夏、秋和冬季草溫>地溫>氣溫，草溫和氣溫（地溫）間存在顯著的正相關關系，相關系數為 0.994（0.992），通過了99%的極顯著性水平檢驗。

關鍵詞 朔州市;草面溫度;特征;氣象因子;關系

中圖分類號：P457 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0055–02

1 資料與方法

本文選用朔州市國家基本站 2011—2019年逐日氣溫、草溫、地溫資料進行研究，資料來自朔州市氣象臺，其同質性和可靠性已經過嚴格檢查、質量控制[1-3]。在逐日數據的基礎上按月、季、年建立時間序列，采用氣候統計診斷方法，利用趨勢圖、折線圖等方法，分析草溫變化規律。季節劃分為：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—翌年 2月）。

2 結果與分析

2.1 草溫變化特征

2.1.1 草溫的年、月、日變化特征 朔州市2011—2019年年平均草面溫度為9.0℃，且以0.19℃/a呈上升趨勢，2020年出現草溫最高值為9.6℃，2011年出現草溫最低值為7.7℃。從圖1a草溫逐月變化特征看出，平均草溫、平均最高草溫及最低草溫曲線均呈正弦波曲線變化。其中，月平均草溫最大值為 24.8℃，最小值為-11.1℃;月平均最高草溫的最大值、最小值分別為 42.0℃、8.4℃;月平均最低草溫的最大值和最小值分別為42.0℃、8.4℃;最大值均出現在7月，最小值均出現在1月。從平均草面溫度變化趨勢可以看出，1月平均草溫開始升高，從4月起平均草溫均高于10℃，7月到達高峰，此后逐漸下降。這種變化是由于地球繞太陽公轉時地軸的傾斜而造成了太陽輻射強度的周期性變化，從而產生了近地層溫度的周期變化。圖1b朔州市草溫日變化表現為“一峰一谷”特征，日最高草溫為23.1℃，出現在13：00，日最低草溫為-0.3℃，出現在04：00，太陽輻射是形成草溫日變化特征的主要影響因素（圖1）。

2.1.2 草面溫度的季節變化特征 近9年春、夏、秋、冬季草溫分別為11.6℃、23.8℃、9.3℃和-8.7℃，表現為夏季>春季>秋季>冬季的氣候特征，春季太陽輻射量迅速增加，地面接受的熱量也迅速增加，下墊面快速增溫，近地層溫度開始上升，草溫夏季上升最快，增幅為20.3℃，冬季下降最明顯，比秋季減幅18.0℃;夏季太陽輻射量最大，平均草面溫度達23.8℃，說明下墊面狀況不同，影響草溫的程度不同;秋季和冬季因日照時間明顯縮短、冷空氣活動變得頻繁、草株枯黃稀疏、土壤濕度減小，因此平均草溫迅速下降。

2.2 草溫與氣溫、地溫間的關系

2.2.1 草溫與氣溫、地溫的振幅變化 表1給出了朔州市草溫、氣溫及地溫的年、季節振幅變化。從年振幅看，地溫>草溫> 氣溫，地溫年振幅最大為34.4℃，氣溫振幅最小為15.5℃;從季節振幅來看，春季振幅變化與年振幅一致，地溫>草溫>氣溫;夏、秋和冬季振幅變化均為草溫>地溫>氣溫。這是由于春季日照時間逐漸變長，太陽直接輻射增強，地表升溫較快，夜間地面長波輻射冷卻強烈，降溫幅度也大，因此地溫整體振幅要高于草溫。其他季節主要受到大氣散射輻射的影響，同時土壤深層不斷向上輸送熱量給地溫傳感器，因此地溫降溫速度較草溫更為緩慢。

氣溫、草溫和地溫的變化差異還與自身傳感器的放置狀況和高度不同有關，氣溫傳感器安置在距離地面1.5 m的百葉箱內，避免太陽直接輻射，故振幅最小;草溫傳感器安放在距地面6 cm處的草面上或草層中，它受太陽散射輻射和草面自身的蒸騰作用等振幅最大;地溫傳感器裸露在土壤表面，有深層熱量不斷向上輸送，溫度變化幅度較小（表1）。

2.2.2 草溫與氣溫、地溫間的相關性 根據朔州市草溫和氣溫間的線性回歸分析可知，日平均草溫與日平均氣溫間存在顯著的正相關關系，相關系數為0.994（P<0.01），通過了極顯著性水平檢驗。朔州市年平均草溫為9.0℃，年平均氣溫為7.5℃，草溫較氣溫偏高1.5℃;從季節變化來看，春、夏和秋季草溫比氣溫分別偏高2.4℃、2.9℃和1.8℃，冬季草面比氣溫偏低1.1℃。從月變化分析，1月、2月和12月平均草溫低于平均氣溫0.9℃～1.3℃，3—11月平均草溫高于平均氣溫1.1℃～3.6℃，其中8月偏高3.6℃，1月偏低1.3℃。

根據朔州市草溫和地溫間的線性回歸分析可以看出，日平均草溫和日平均地溫間存在極顯著的正相關關系，相關系數為0.992（P<0.01），通過了極顯著性水平檢驗。朔州市年平均草溫低于平均地溫0.5℃，從季節變化來看，春、夏、冬季草溫分別低于地溫0.3℃、1.1℃、1.2℃，夏季偏低最多;從月變化來看，1—2月和12月平均草溫低于平均地溫6.7℃～11.1℃，3—10月偏高3.8℃～24.8℃，11月僅偏高0.6℃。分析草溫與氣溫、地溫之間的差異，主要是由于各自測溫傳感器所處的測溫環境不同、介質不同，以及對太陽輻射的接受程度不同等共同作用的結果。

3 結論

基于 2011—2019 年朔州市草溫、氣溫及地溫數據，分析了草溫的變化趨勢和變率及其與氣溫、地溫的關系，得到以下結論。

（1）朔州市年平均草溫為9.0℃，且以0.19℃/a呈上升趨勢，2020年出現草溫最高值為 9.6℃，2011年出現草溫最低值為7.7℃，平均草溫、平均最高草溫及最低草溫月變化曲線均呈正弦波曲線變化，草溫日變化表現為“一峰一谷”特征，日最高草溫出現在13：00，日最低草溫出現在04：00。

（2）從草溫、氣溫及地溫的年振幅來看，地溫>草溫>氣溫;從季節振幅來看，春季地溫>草溫>氣溫，夏、秋和冬季草溫>地溫>氣溫。草溫與氣溫（地溫）間存在顯著的正相關關系，相關系數為 0.994（0.992），通過了99%的極顯著性水平檢驗。

參考文獻

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 馬汝忠.青海湟源地區草面溫度變化特征分析[J].青海氣象，2018（1）：58-62.

[3] 代曉麗.草面溫度與初霜預報的可行性分析[J].吉林氣象，2013（1）：34-36.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of the Relationship Between Grass Surface Temperature Characteris-tics and Meteorological Factors in Shuozhou

ZHU Ye et al（Meteorological Bureau of Shuocheng District， Shanxi Province， Shuozhou， Shanxi 036000）

Abstract In this paper， the daily grass temperature， air temperature and ground temperature data of Shuozhou National basic station from 2011 to 2019 were selected to analyze the change law of grass temperature and its relationship with meteorological factors by climate statistical diagnosis method and correlation analysis. Results showed that the temperature， air temperature and ground temperature in the amplitude of geothermal temperature > temperature > grass， spring season amplitude geothermal temperature > temperature > grass， summer， autumn and winter grass warm temperature > ground temperature > temperature. There was significant positive correlation between grass temperature and temperature（ground temperature）. The correlation coefficient was 0.994 （0.992）， through the extremely significant level of 99% inspection.

Key words Shuozhou City; Grass surface temperature; Characteristics; Meteorological factors; Relationship