通遼氣象站地溫與氣溫的關系分析

高　榮　內蒙古通遼市氣象局　028000

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通遼氣象站地溫與氣溫的關系分析

高榮內蒙古通遼市氣象局028000

利用通遼氣象站1957～2013年逐日平均氣溫和地溫資料，根據統(tǒng)計學原理和方法，分析地氣溫差的變化規(guī)律，建立了以氣溫為基礎的地溫預算模型，并且通過檢驗得出地溫與氣溫有較好的一致性。

地溫；氣溫；關系

氣溫和地溫是氣象觀測站的常規(guī)觀測要素，通常采用氣溫來分析溫度與生物的關系。而對于農業(yè)生產來講，利用地溫分析問題比氣溫更為直接，效果更好。本文利用通遼氣象站1957～2013年逐日氣溫、地溫資料（地氣溫差Ts-Ta=地溫0cm-百葉箱氣溫），并應用統(tǒng)計學方法［1］，分析地氣溫差的變化規(guī)律，找出地溫與氣溫的關系，對于農業(yè)結構調整，植物播種、出苗及產量預算和科學防災減災等具有重要使用價值。

1　地氣溫差的年變化

圖1是1957～2013年多年平均地氣溫差的年變化，可以看出，2月7日至11月2日地溫恒定大于氣溫，即地氣溫差＞0℃；11月11日至2月6日期間地溫恒定小于氣溫，即地氣溫差＜0℃。但是11月3日至11 月10日期間，則出現地溫有時大于氣溫有時小于氣溫的波動情況。通遼市多年日平均地溫最高值為29.1℃，出現在7月4日，氣溫最高值出現在7月28日，為24.7℃。日平均地氣溫差最大值為5.5℃，出現在6月20日。其中從5月7日至8月7日內，地氣溫差較大，這段時間內地氣溫差都≥3.5℃。多年日平均地溫和氣溫最低值同時出現在1月16日，為-15.7和-14.9℃，地氣溫差最小負值為-1.5℃，出現在1月5日；10月26日至11月18日、1月19日至2月14日期間地氣溫差較小，為±0.5℃之間。

圖1　多年平均地氣溫差年變化（1957-2013年）

統(tǒng)計數據顯示，近47年多年月平均地氣溫差為1.9℃，4～10月平均地溫和氣溫都大于0℃，而且地溫高于氣溫。地氣溫差最大正值出現在6月份，最小負值出現在12月份，而地溫和氣溫最高值出現在8月份，最低值出現在1月份。從地溫和氣溫的月變幅看，2月到7月地溫和氣溫都在增溫，只是隨著時間的推移，增溫幅度在減小，且地溫的增幅大于氣溫；從8月到11月地溫和氣溫都在降溫，隨著時間的推移，降溫幅度在增大，地溫的降幅在大于氣溫。

2　地溫與氣溫的關系

利用通遼氣象站1957～2013年的逐日平均氣溫和地溫資料，建立多年平均逐日地溫與氣溫序列，兩序列的相關系數達到了0.9987，相關性非常好，在此應用統(tǒng)計學方法，建立逐日、逐月氣溫與地溫的關系模型。

根據57年多年平均的日平均地溫、氣溫建立的逐日地氣溫模擬方程為：Ts=1.1406Ta+1.0152，R2= 0.9974，其中 Ta為氣溫，Ts為地溫，回歸系數為1.1406（見圖2）；根據57年多年平均的月平均地溫和氣溫資料建立的逐月地氣溫模擬方程為：Ts= 1.1406Ts+1.0188，R2=0.9977（圖略）。由以上統(tǒng)計數據可以看出，逐日、逐月地氣溫回歸模型中，得到的模擬方程和回歸系數都很接近，且斜率大于零，呈明顯的正相關關系，相關系數都為0.99以上，并且都通過了0.001信度的極顯著檢驗標準。

圖2　多年平均日均地氣溫關系圖

3　模型檢驗

通過對過去47年檢驗結果表明，利用逐日地氣溫模擬方程得到的各年逐日預測值和逐日實測值之間的誤差很小，絕對誤差值在0～2.5℃之間的占89％以上日數。年平均情況來看，各年平均絕對誤差都在1.4～2.3℃之間，其中絕對誤差最大的出現在2010年，為2.3℃。

圖3　2010年逐日平均地面溫度實際值與估算值的比較圖

利用誤差較大的年份的氣溫值預測出地溫，并比較預測值和實測值之間的誤差。根據逐日地氣溫模擬方程和2010年逐日氣溫實測資料預測2010年的逐日地面溫度資料。由圖3可以看出實際值與預測值之間的吻合程度能夠明顯地看出模型的效果。11月中旬～1月中旬、2月下旬～4月中旬、6月上旬～8月上旬三個階段誤差相對較大，其余時間誤差較小，一般地氣溫差較大的時期地溫實測值與預測值之間的誤差也較大，反之則較小，全年實際值與預測值兩條曲線的吻合程度較好，全年平均絕對誤差為2.3℃，預測效果較好。運用逐月回歸方程和2010年月平均氣溫資料預測2010年的月平均地面溫度資料得出，逐月地溫實測值與預測值之間的最大絕對溫差為～3.6℃，出現在7月份，全年平均絕對誤差為1.9℃，絕對溫差的均方差為1.4℃，可得預測效果較好。

資料分析表明，利用逐日、逐月回歸模型算出的地溫預測值與實測值之間的誤差很小，利用該模型得到的地溫實測值與預測值之間有校好的一致性，表明模型的效果較好，所建立的模型具有一定的應用價值。

4　結論

本文通過運用回歸分析方法，綜合考慮了通遼地溫和氣溫的年變化相似之處，建立了以氣溫為基礎的地溫模型。通過該模型的相關性檢驗而得到了它們之間有很好的一致性，地氨水正相關關系，相關系數達到了0.99以上，通過顯著性檢驗，大多數情況下能夠滿足農業(yè)生產和實驗研究的需要。由于資料的限制，沒有考慮土壤、地物以及其他氣象因子的影響，所以在應用時受到了一定的限制。

［1］魏鳳英.現代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術（第二版）［M］.北京：氣象出版社，2009：43-45.