简要分析浅层冻土对地表温度的影响

张立朋 李季涛 王丽娟

【摘 要】地表温度属于台站的基本观测项目，观测数据必须具有代表性、准确性和比较性[1]。地面温度受很多方面的影响，比如温度、云、太阳辐射、地面状况和冻土等等因素。本文对冻土与地面温度的关系选取了2013年12月26日至2014年1月30日的双套站的地面温度数据做了简单的分析，分析了冻土对地面温度最高最低的影响，随时间变化的趋势，以及冻土造成地温延迟的时间范围。对双套自动站数据的对比提供了一定的时间依据、数据依据。

【关键词】冻土 地温 最高最低地面温度 延迟 时间范围

1 有冻土台站数据（无锡站）与无冻土的台站数据（华创站）对比

如图1所示。

通过上图的对比，可以看出，无锡站与华创站进行对比时，无锡站地面温度的上升和下降与华创站相比有延迟。最高地面温度与最低地面温度差别不大。无锡站的最高最低地面温度与华创站相比数值均偏小。

2 任意选取其中三天数据做进一步分析，1月1日至1月3日数据分析

通过对三天较少数据与36天全部数据的对比更容易发现每天的数据变化趋势。无锡站时间延迟也更加明显。两者数据相减（无锡站减华创站）可以看出，两者数据差别最大的时间分别是正午之前和日落之后。出现这种现象的原因我们分析认为，太阳升起后，辐射加强，地面升温，在没有冻土的情况下，土壤吸收太阳辐射后迅速升温，而地标下有冻土的台站，冻土受限吸收太阳辐射造成土壤升温的热量，造成地温上升缓慢。日落之后，到达地面的太阳辐射减少，地面开始降温，有冻土的台站经过一天的太阳照射冻土层降低，地面温度开始下降之后，冻土重新开始冻结，冻结的过程中会释放热量，有冻土的地面温度会下降有所延迟。综上所述，冻土的出现会延迟地面温度的上升和下降。

冻土对地面最高最低的影响在图2中可以看出，无锡站相较于华创站最高最低均小于或者持平华创站。我们分最高和最低两种情况分析原因。最高温度无锡站较低的原因是因为通过一天的太阳照射，冻土并没有完全解冻，所以在出现最高温度的时间点上冻土仍在吸收太阳辐射造成地面升温的部分热量，所以地面最高会低于没有冻土的华创站；最低温度会高于华创站是因为，日落之后，土壤温度降低，冻土开始冻结，在最低温度出现的时间点上，还没有完全冻结的冻土仍在释放热量，这样造成最低温度会比没有冻土的华创站偏高；我们分析温度基本持平的情况是因为地温场要求土壤松散，出现冻土层的厚度本身并不大，在日出之后和日落之后，冻土层对最高最低地面温度的影响很小，所以会造成最高最低温度持平的状况出现。

3 对两站地数据进行相关性分析

如图3所示；通过对两组数据的时间滑动相关性分析得出上表的相关系数[3]。当确定无锡站的时间序列，将华创站的时间序列以0.5小时为跳跃时段做相关性分析，得出当时间延迟0.5小时至1小时时相关最好，相关系数达到近0.6。也就是说冻土对地面温度的作用时间为0.5小时至1小时。

4 结语

（1）冻土的确会对地面温度造成影响。

（2）冻土会延迟地面温度的变化。

（3）冻土对地面温度造成影响，但是对最高最低地面温度的影响很小。

（4）冻土对地温的作用时间约为0.5小时至1小时。

参考文献：

[1]中国气象局.《地面气象观测规范》.

[2]中国气象局.《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》.

[3]马东升，雷勇军.《数值计算方法》.

[4]周建兴，铠兴明 等.《matlab从入门到精通》第2版.