凍土觀測的異常原因及防范措施探討

陳志超+柴德美

摘 要：本文分析了由于凍土器周圍草層根系生長旺盛，凍土器安裝不規(guī)范，內(nèi)外管不良以及凍土器內(nèi)形成過冷卻水等原因，導(dǎo)致地面溫度低卻未出現(xiàn)凍土層的異常情況，建議安裝前清除凍土器周圍旺盛的草根，注意內(nèi)外管零線與地面齊平，保持外管內(nèi)部干燥，檢查內(nèi)管是否漏水，交接班巡視儀器用手指擠壓內(nèi)管，雪后注意巡視和觀測，以期提高凍土觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：凍土；異常；防范措施

中圖分類號：P41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170733205

引言

凍土是指含有水分的土壤因溫度下降到0℃或以下而呈凍結(jié)的狀態(tài)。承擔(dān)凍土觀測的氣象站，根據(jù)埋入土中的凍土器內(nèi)水結(jié)冰的部位和長度，來測定凍結(jié)層次及其上限和下限深度。凍土深度以厘米（cm）為單位，取整數(shù)，小數(shù)四舍五入[1]。隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化發(fā)展，部分觀測項目溫度、濕度、風(fēng)、降水量、氣壓、地溫、能見度和視程障礙現(xiàn)象已經(jīng)實現(xiàn)自動觀測，凍土是僅剩幾個人工觀測項目之一，為避免人為誤差，凍土的觀測方式、觀測方法以及儀器維護(hù)尤為重要。凍土觀測經(jīng)常出現(xiàn)一些異常情況，采取適當(dāng)措施進(jìn)行防范，提高凍土觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1 凍土觀測遇到的異常現(xiàn)象

一般情況下，地面溫度在-2℃左右就可能出現(xiàn)凍土現(xiàn)象，而當(dāng)?shù)孛鏈囟鹊陀?5℃，5cm、10cm地溫已經(jīng)低于0℃，表面土層開始凍結(jié)，儀器觀測卻無凍土層。

觀測員7：30巡視儀器時，手摸凍土器內(nèi)管沒有結(jié)冰跡象，觀測時段發(fā)現(xiàn)短時間內(nèi)出現(xiàn)凍結(jié)層。

2 凍土觀測出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因淺析

凍土器周圍的草層長勢旺盛，根系發(fā)達(dá)，扎入泥土中的根，將凍土器周圍的土壤層層包圍，起到了天然的保溫作用，影響了土壤溫度的下降。

凍土器安裝不規(guī)范，外管和內(nèi)管與地面不齊平，或者冬季觀測期間外管產(chǎn)生位移，導(dǎo)致外管零線埋置地下太深，土壤對凍土器有保溫效果，凍土較淺時可能觀測不到凍土層。

外管內(nèi)落進(jìn)降水或其他雜物，或者外管裂縫滲入降水，使外管內(nèi)溫度較高，其熱容量緩解了內(nèi)管降溫的幅度和速度。

內(nèi)管保管不良，上一年度凍裂，安裝時灌水少等原因，凍土器內(nèi)管水量不足，未及時補(bǔ)充加水，或者加水時接近觀測時間，水溫偏高影響記錄。

灌水沒有注意敲打管壁，使內(nèi)管中水柱有殘留氣泡，氣體凝固點低，氣泡使內(nèi)管水柱不易結(jié)冰。

凍土器內(nèi)管里鏈子的環(huán)口不是封死的，用力不慎，就會斷開，鏈子的作用是固定內(nèi)管中的冰柱，而鏈子斷開后造成冰柱下滑，形成上層沒有結(jié)冰的假象。

積雪天氣有較厚積雪覆蓋地溫傳感器，使地面溫度比實際偏高，誤認(rèn)為無凍土沒有巡視儀器和現(xiàn)場觀測。

短時間內(nèi)出現(xiàn)凍土的原因分析：比較純凈的水，如不受振動，即使地面溫度降到零度以下，也不會結(jié)冰，這叫過冷卻水[2]。過冷卻水是非常不穩(wěn)定的，觀測員08：00前第1次去巡視儀器，對內(nèi)管的水進(jìn)行了晃動，就會引起結(jié)冰，產(chǎn)生凍土層。

3 凍土觀測異常的防范措施

預(yù)報氣溫接近0℃時，開始著手維護(hù)凍土器外管，發(fā)現(xiàn)外管零線刻度深陷地面以下，可以將外管拔出，使外管和內(nèi)管的零線刻度齊平，并與地表在同一水平面上，將周圍的土壤填平，保持疏松。如果外管內(nèi)有水，需要對外管內(nèi)的水進(jìn)行清理，用干凈的布擦凈后晾干。

觀察凍土器外管周圍的草叢是否過厚，將外管包圍，影響地溫下降。把草根清除干凈，適當(dāng)松動土壤，在相同溫度條件下就會觀測到凍土。

避開08：00臨近觀測時段，把內(nèi)管完全提出，如果底端漏水目測可發(fā)現(xiàn)水面上沿位置，確定內(nèi)管漏水后將底端螺絲擰開，重新灌入干凈的水，將螺絲擰緊，建議用蠟滴封好內(nèi)管底端，可以防止內(nèi)管再次漏水。觀測凍土?xí)r將內(nèi)管垂直提出，避免鏈子脫落。

降雪停止后，雖然有積雪覆蓋地面，但是強(qiáng)冷空氣影響下，地溫降溫還是比較顯著的，此時要結(jié)合氣溫，按時巡視儀器、觀測凍土，以免漏測。

由于過冷卻水振動后出現(xiàn)凍土的情況，臺站需要統(tǒng)一觀測方法，巡視儀器時用手輕摸凍土器內(nèi)管，對冷水進(jìn)行擾動，有利管內(nèi)過冷卻水凍結(jié)。

4 結(jié)語

根據(jù)本人多年的凍土觀測實踐，詳細(xì)分析了凍土觀測易出現(xiàn)的異常情況，提出切實可行的防范措施，讓凍土觀測數(shù)據(jù)更接近實際情況。為保證凍土數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，觀測人員在使用凍土器前及時檢查儀器及周端自然覆蓋物，使用期間定期檢查維護(hù)凍土器，保證儀器性能正常，按時巡視儀器，及時發(fā)現(xiàn)異常，對疑誤情況進(jìn)行分析判斷，嚴(yán)格按照《地面氣象觀測規(guī)范》要求正確處理。

參考文獻(xiàn)

[1]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003： 90-91.

[2]顏永琴，牛鵬高.過冷水在凍土觀測中造成的缺測問題[J].地球，2013（07）：299.

作者簡介：陳志超（1978-），女，山東日照人，本科，主要從事綜合氣象業(yè)務(wù)工作。