簡要分析淺層凍土對地表溫度的影響

張立朋 李季濤 王麗娟

【摘 要】地表溫度屬于臺站的基本觀測項目，觀測數據必須具有代表性、準確性和比較性[1]。地面溫度受很多方面的影響，比如溫度、云、太陽輻射、地面狀況和凍土等等因素。本文對凍土與地面溫度的關系選取了2013年12月26日至2014年1月30日的雙套站的地面溫度數據做了簡單的分析，分析了凍土對地面溫度最高最低的影響，隨時間變化的趨勢，以及凍土造成地溫延遲的時間范圍。對雙套自動站數據的對比提供了一定的時間依據、數據依據。

【關鍵詞】凍土 地溫 最高最低地面溫度 延遲 時間范圍

1 有凍土臺站數據（無錫站）與無凍土的臺站數據（華創站）對比

如圖1所示。

通過上圖的對比，可以看出，無錫站與華創站進行對比時，無錫站地面溫度的上升和下降與華創站相比有延遲。最高地面溫度與最低地面溫度差別不大。無錫站的最高最低地面溫度與華創站相比數值均偏小。

2 任意選取其中三天數據做進一步分析，1月1日至1月3日數據分析

通過對三天較少數據與36天全部數據的對比更容易發現每天的數據變化趨勢。無錫站時間延遲也更加明顯。兩者數據相減（無錫站減華創站）可以看出，兩者數據差別最大的時間分別是正午之前和日落之后。出現這種現象的原因我們分析認為，太陽升起后，輻射加強，地面升溫，在沒有凍土的情況下，土壤吸收太陽輻射后迅速升溫，而地標下有凍土的臺站，凍土受限吸收太陽輻射造成土壤升溫的熱量，造成地溫上升緩慢。日落之后，到達地面的太陽輻射減少，地面開始降溫，有凍土的臺站經過一天的太陽照射凍土層降低，地面溫度開始下降之后，凍土重新開始凍結，凍結的過程中會釋放熱量，有凍土的地面溫度會下降有所延遲。綜上所述，凍土的出現會延遲地面溫度的上升和下降。

凍土對地面最高最低的影響在圖2中可以看出，無錫站相較于華創站最高最低均小于或者持平華創站。我們分最高和最低兩種情況分析原因。最高溫度無錫站較低的原因是因為通過一天的太陽照射，凍土并沒有完全解凍，所以在出現最高溫度的時間點上凍土仍在吸收太陽輻射造成地面升溫的部分熱量，所以地面最高會低于沒有凍土的華創站；最低溫度會高于華創站是因為，日落之后，土壤溫度降低，凍土開始凍結，在最低溫度出現的時間點上，還沒有完全凍結的凍土仍在釋放熱量，這樣造成最低溫度會比沒有凍土的華創站偏高；我們分析溫度基本持平的情況是因為地溫場要求土壤松散，出現凍土層的厚度本身并不大，在日出之后和日落之后，凍土層對最高最低地面溫度的影響很小，所以會造成最高最低溫度持平的狀況出現。

3 對兩站地數據進行相關性分析

如圖3所示；通過對兩組數據的時間滑動相關性分析得出上表的相關系數[3]。當確定無錫站的時間序列，將華創站的時間序列以0.5小時為跳躍時段做相關性分析，得出當時間延遲0.5小時至1小時時相關最好，相關系數達到近0.6。也就是說凍土對地面溫度的作用時間為0.5小時至1小時。

4 結語

（1）凍土的確會對地面溫度造成影響。

（2）凍土會延遲地面溫度的變化。

（3）凍土對地面溫度造成影響，但是對最高最低地面溫度的影響很小。

（4）凍土對地溫的作用時間約為0.5小時至1小時。

參考文獻：

[1]中國氣象局.《地面氣象觀測規范》.

[2]中國氣象局.《地面氣象觀測數據文件和記錄簿表格式》.

[3]馬東升，雷勇軍.《數值計算方法》.

[4]周建興，鎧興明 等.《matlab從入門到精通》第2版.