通遼氣象站地溫與氣溫的關(guān)系分析

高　榮　內(nèi)蒙古通遼市氣象局　028000

?

通遼氣象站地溫與氣溫的關(guān)系分析

高榮內(nèi)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(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(chǔ)的地溫預(yù)算模型，并且通過檢驗(yàn)得出地溫與氣溫有較好的一致性。

地溫；氣溫；關(guān)系

氣溫和地溫是氣象觀測(cè)站的常規(guī)觀測(cè)要素，通常采用氣溫來分析溫度與生物的關(guān)系。而對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法［1］，分析地氣溫差的變化規(guī)律，找出地溫與氣溫的關(guān)系，對(duì)于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，植物播種、出苗及產(chǎn)量預(yù)算和科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)等具有重要使用價(jià)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(xiàn)地溫有時(shí)大于氣溫有時(shí)小于氣溫的波動(dòng)情況。通遼市多年日平均地溫最高值為29.1℃，出現(xiàn)在7月4日，氣溫最高值出現(xiàn)在7月28日，為24.7℃。日平均地氣溫差最大值為5.5℃，出現(xiàn)在6月20日。其中從5月7日至8月7日內(nèi)，地氣溫差較大，這段時(shí)間內(nèi)地氣溫差都≥3.5℃。多年日平均地溫和氣溫最低值同時(shí)出現(xiàn)在1月16日，為-15.7和-14.9℃，地氣溫差最小負(fù)值為-1.5℃，出現(xiàn)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(jì)數(shù)據(jù)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(xiàn)在6月份，最小負(fù)值出現(xiàn)在12月份，而地溫和氣溫最高值出現(xiàn)在8月份，最低值出現(xiàn)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(shí)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(shí)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(guān)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(guān)系數(shù)達(dá)到了0.9987，相關(guān)性非常好，在此應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，建立逐日、逐月氣溫與地溫的關(guān)系模型。

根據(jù)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(shù)為1.1406（見圖2）；根據(jù)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(jì)數(shù)據(jù)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(shù)都很接近，且斜率大于零，呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)都為0.99以上，并且都通過了0.001信度的極顯著檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2　多年平均日均地氣溫關(guān)系圖

3　模型檢驗(yàn)

通過對(duì)過去47年檢驗(yàn)結(jié)果表明，利用逐日地氣溫模擬方程得到的各年逐日預(yù)測(cè)值和逐日實(shí)測(cè)值之間的誤差很小，絕對(duì)誤差值在0～2.5℃之間的占89％以上日數(shù)。年平均情況來看，各年平均絕對(duì)誤差都在1.4～2.3℃之間，其中絕對(duì)誤差最大的出現(xiàn)在2010年，為2.3℃。

圖3　2010年逐日平均地面溫度實(shí)際值與估算值的比較圖

利用誤差較大的年份的氣溫值預(yù)測(cè)出地溫，并比較預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值之間的誤差。根據(jù)逐日地氣溫模擬方程和2010年逐日氣溫實(shí)測(cè)資料預(yù)測(cè)2010年的逐日地面溫度資料。由圖3可以看出實(shí)際值與預(yù)測(cè)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(gè)階段誤差相對(duì)較大，其余時(shí)間誤差較小，一般地氣溫差較大的時(shí)期地溫實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的誤差也較大，反之則較小，全年實(shí)際值與預(yù)測(cè)值兩條曲線的吻合程度較好，全年平均絕對(duì)誤差為2.3℃，預(yù)測(cè)效果較好。運(yùn)用逐月回歸方程和2010年月平均氣溫資料預(yù)測(cè)2010年的月平均地面溫度資料得出，逐月地溫實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的最大絕對(duì)溫差為～3.6℃，出現(xiàn)在7月份，全年平均絕對(duì)誤差為1.9℃，絕對(duì)溫差的均方差為1.4℃，可得預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的誤差很小，利用該模型得到的地溫實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)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(yīng)用價(jià)值。

4　結(jié)論

本文通過運(yùn)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(chǔ)的地溫模型。通過該模型的相關(guān)性檢驗(yàn)而得到了它們之間有很好的一致性，地氨水正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.99以上，通過顯著性檢驗(yàn)，大多數(shù)情況下能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)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(yīng)用時(shí)受到了一定的限制。

［1］魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)（第二版）［M］.北京：氣象出版社，2009：43-45.