近30年陈巴尔虎旗地区40厘米浅层地温场变化特征

郝清华 吴昊 吴婕

摘要：本文收集并整理陈巴尔虎旗气象观测站的气温资料和其近30年浅层地温（即40厘米）数据，对陈巴尔虎旗浅层地温的变化趋势与气温变化、地形起伏变化的相关性进行分析。总结近30年的浅层地温变化规律，分析浅层地温变化与气温变化的关系，分析浅层地温气候异常变化年份其前后气温的波动情况。结果表明：陈巴尔虎旗地区浅层地温近30年来在逐步变暖，这与其气候变化的特点基本一致。分析其月浅层地温和月平均气温的变化可知，其变化规律一致，但是存在一定的滞后现象。地形的起伏对浅层地温的变化也存在着一定的影响，但是影响幅度较小。

关键词：陈巴尔虎旗；浅层地温；气温变化；地形

中图分类号： P314 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.07.026

浅层地温是影响农作物生长、城市建设等诸多人类活动的重要影响因素。其是大气圈、岩石圈热交换的媒介，大气圈气温的波动会直接影响浅层地温的变化[1]。针对工程、勘探以及种植等多方面的需求，不同的科研学者对浅层地温的变化从不同角度进行了探索和研究[2]。根据近代科学家研究表明由于全球气温的变暖导致浅层地温也呈现出升高的趋势，例如前苏联科学家研究发现近100年来俄罗斯地区浅层地温呈现升高的趋势，中国大兴安岭阿木尔地区多年冻土在上世纪70年代至90年代期间其浅层地温呈现升高的趋势[1]等。而针对此项观点陆晓波等通过研究近50年来的地温场资料提出了不同的观点，其认为全国的平均地温变化大致应分为3个阶段，即地温下降阶段，相对气候冷期及90年代后期的升温阶段。

陈巴尔虎旗位于内蒙古呼伦贝尔市西北部地区，其地温场的变化规律分析较少[1]。故本文在整理收集陈巴尔虎旗地区观测站近30年的气温以及浅层地温（即40厘米）资料后进行分析，并结合其地形起伏变化影响 ，研究其地温的变化规律、区域性地温分布特征、地温与气温变化的相关关系等，得到了一些初步的研究成果，为今后地温研究奠定了一定的基础。

1数据来源与方法

本文主要选择陈巴尔虎旗气象观测站1980年～2010年年平均气温、40厘米浅层地温年数据、月平均气温、月40厘米浅层地温数据，地面高程模型数据（Digital Elevation Model， DEM）。主要采用相关性分析法、趋势分析法对气温和浅层地温数据进行分析比较。

2研究区概况

陈巴尔虎旗地处内蒙古自治区呼伦贝尔市的西北部，是呼伦贝尔草原的腹地，其东经坐标为118度22分～121度02分，北纬48度48分～50度12分，属于中温带半湿润半干旱大陆性气候。其具体表现为夏季温凉短促，冬季漫长严寒。

3结果与分析

3.1 年40厘米浅层地温及平均气温变化特征

陈巴尔虎旗近30年平均浅层地温为2.5℃。从图1可知，陈巴尔虎旗近30年浅层地温变化趋势较大，约以每10年0.377℃的趋势变暖。其中2007年是近30年来浅层地温最高的一年，年平均浅层地温4.4℃；1981年是最低的一年，年平均地温为1.2℃。同时这30年中，前20年浅层地温变化相对较小，年际间温差最大为2℃；近10年浅层地温波动较大，年际间温差最大达到了2.5℃，这也是近几年极端事件频发引起的气候异常所导致的。

陈巴尔虎旗近30年平均气温为-0.9℃。从图2可知，近30a来气温呈现显著变暖的形式，大约以每10年0.596℃的增长速度变暖。其中2007年也是近30年来气温最高的一年，年平均气温为0.8℃；1981年和1984年年平均气温均为-2.7℃。

通过分析可知，近30年浅层地温和气温都在呈现出变暖的形势，同时其最高最低温度年份基本一致。通过验证年平均气温和年平均浅层地温的相关系数（见表1）可知，其相关系数为0.446，经验证属相关，其显著性检验可通过置信度95%。浅层地温和气温属相关而非显著性相关，主要原因是由于地温不但受气温影响还受到地下岩石圈的影响[2]。

3.2 月40厘米浅层地温及平均气温变化特征

由近30年月平均气温变化曲线（图3）可知，随着季节的变化从1～12月地温和气温均呈现出先增长后下降的变化趋势。浅层地温变化曲线的峰值和气温变化曲线的峰值存在一定的差异性，这主要表现在浅层地温变化曲线的峰值主要出现在8月，而气温变化曲线的峰值出现在7月，且浅层地温变化曲线的升降幅度和趋势较气温变化曲线更为平缓。这几点均可说明浅层地温变化较气温变化的滞后性，虽然浅层地温的变化受气温的影响较大，因为其自身的影响因素的限制，使其在随气温变化的过程中存在一定的滞后性。

通过表1分析可知，月浅层地温与月平均气温的相关系数为0.997，可通过置信度99%的检验，属显著相关。较年平均气温的相关性比较可知，月平均气温的相关系数要远高于年平均，这是由于气温在一年内变化波动较大，而浅层地温虽受气温的影响会出现一定的年际间的波动，但其地温的变化幅度较小。而在一个月中气温的变化幅度较年际间的变化幅度相对较小，这与浅层地温的变化规律相类似。虽然浅层地温较气温的变化具有滞后性，但是总体的趋势和形式是一致的。

3.3 地面起伏变化与浅层地温空间分布的关系

由图4可知，陈巴尔虎旗地区东高西低，其海拔最高地区海拔约为1056米。其浅层地温40厘米地温所呈现出与其地形分布特点相反的分布特征，其呈现出西高东低的空间分布特征，浅层地温最高地区约为3.0℃。这说明地形的起伏对浅层地温的分布存在着一定的影响，地势越高的地区浅层地温值越低，地势越低的地方浅层地温值越高。这是由于地温的变化不但收到大气圈的影响，同时还受到岩石圈的影响。但是其影响幅度并不是很大，从东到西，海拔变化约有500米，但是浅层地温从东到西温差变化约1.5℃。这说明地形因素虽然影响着地温的变化，但是其影响也不显著，其受气温的影响也较大。

4结语

对比分析陈巴尔虎旗40厘米浅层地温的变化趋势，及其与气温、地形起伏变化的相关关系可得到如下几方面的结论。

近30年来，陈巴尔虎旗40厘米浅层地温呈现出变暖的趋势，大约以每10年0.596℃的趋势变暖。2007年是近30年来浅层地温最高的一年，年平均浅层地温4.4℃；1981年是最低的一年，年平均地温为1.2℃。

通过分析近30年浅层地温和气温年际间的变化形式可知，都在呈现出变暖的形势，同时其最高最低温度年份基本一致。但是验证年平均气温和年平均浅层地温的相关系数，其相关系数为0.446，经验证属相关，其显著性检验可通过置信度95%。浅层地温和气温属相关而非显著性相关，主要原因是由于地温不但受气温影响还受到地下岩石圈的影响[2]。

月浅层地温变化与月平均气温的变化曲线基本一致，但是浅层地温变化曲线的峰值和气温变化曲线的峰值存在一定的差异性，这主要表现在浅层地温变化曲线的峰值主要出现在8月，而气温变化曲线的峰值出现在7月，且浅层地温变化曲线的升降幅度和趋势较气温变化曲线更为平缓。这说明浅层地温的月际间变化由一定的滞后性，虽然浅层地温的变化受气温的影响较大，因为其自身的影响因素的限制，使其在随气温变化的过程中存在一定的滞后性。

分析浅层地温的空间分布与地形起伏之间的关系可知，地形的起伏对浅层地温的分布存在着一定的影响，地势越高的地区浅层地温值越低，地势越低的地方浅层地温值越高，是其影响幅度并不是很大。

参考文献

[1]崔军平，任战利，肖辉，等.2007.海拉尔盆地地温分布及控制因素研究[J].地质科学，42（04）：656-665.

[2]郭余良.2007.青藏铁路多年冻土区的地温特征及影响因素[J].力学与实践，25（03）：55-57.

作者简介：郝清华，硕士，阿荣旗气象局，研究方向：气象资料分析与应用。