草甸草原動(dòng)態(tài)融雪過程與氣象要素關(guān)系分析
——以額爾古納市為例

桑 婧， 王迎賓， 錢連紅， 王海梅， 王淇玉

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；2.遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115009；3.成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225）

IPCC 第六次評(píng)估報(bào)告［1］中明確指出，未來20 a預(yù)計(jì)全球?qū)⑸郎剡_(dá)到或超過1.5 ℃，人類正在經(jīng)歷的氣候變化都將隨著升溫而加劇。積雪作為冰凍圈的研究對(duì)象之一，對(duì)氣候變化的響應(yīng)十分敏感。積雪不僅對(duì)土壤具有保溫蓄水和維持墑情的作用［2］，還影響大氣與陸面之間的水分交換，對(duì)全球氣候變化也有著深遠(yuǎn)的影響。季節(jié)性積雪的組合性變化［1］，可直接影響到水資源狀況，而積雪消融的快慢也與融雪性洪水、雪崩等災(zāi)害有直接聯(lián)系［3-4］。因此，融雪過程的研究不僅具有提高全球氣候變化認(rèn)識(shí)的科學(xué)意義，也具有災(zāi)害防御的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

北半球的亞歐大陸是主要的積雪區(qū)［5-6］，塔里木盆地以北、青藏高原、內(nèi)蒙古高原、興安嶺和東北平原等地是我國主要的積雪區(qū)域［7-8］。而作為穩(wěn)定季節(jié)積雪區(qū)的內(nèi)蒙古東部地區(qū)［9-10］，呼倫貝爾地區(qū)年均積雪深度可達(dá)4.38 cm［11］，是研究融雪過程的最佳區(qū)域?；?000—2017年MOD10A1積雪產(chǎn)品的研究表明［12］，蒙古高原積雪覆蓋率和積雪日數(shù)變化存在減少的趨勢(shì)，但阿爾泰山、杭愛山、呼倫貝爾東部、錫林郭勒北側(cè)和大興安嶺西側(cè)部分地區(qū)增長(zhǎng)趨勢(shì)較顯著。針對(duì)積雪覆蓋與氣象因子關(guān)系的研究［13］，揭示了內(nèi)蒙古地區(qū)春季、冬季積雪覆蓋率均與冬季降水量呈顯著正相關(guān)，各季節(jié)積雪覆蓋率與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；但完全面向融雪過程的研究仍顯不足。

融雪過程會(huì)受到單一或多種氣象因素的影響，考慮輻射、潛熱、感熱等能量之間的平衡，可以建立常規(guī)氣象觀測(cè)資料，預(yù)測(cè)雪面溫度和積雪深度變化的融雪模型［14］；氣溫的升高和增溫區(qū)內(nèi)局部空氣熱對(duì)流可以加速積雪的消融［15］；沙塵沉降對(duì)積雪消融也有明顯的影響，影響效果可以得到量化［16］。利用遙感技術(shù)可以得到塔什庫爾干河流域積雪與氣象因子的相關(guān)度排序?yàn)椋浩骄鶜鉁兀咎栞椛洌窘邓撅L(fēng)速＞相對(duì)濕度［17］。以上研究為認(rèn)識(shí)積雪變化與氣候、氣象的關(guān)系提供了很好的借鑒。由于分鐘等級(jí)高多時(shí)間頻次的觀測(cè)分析不足，限制了目前對(duì)融雪動(dòng)態(tài)影響機(jī)制的精細(xì)化描述；且國內(nèi)對(duì)于融雪過程的研究主要集中在青藏高原和新疆地區(qū)，而對(duì)于內(nèi)蒙古東部的相關(guān)研究鮮見報(bào)道。

本文利用架設(shè)在自動(dòng)氣象站內(nèi)的超聲波雪深自動(dòng)觀測(cè)儀器，對(duì)積雪消融過程展開持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，結(jié)合同期氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，探究融雪過程與多種氣象因子的相關(guān)關(guān)系，為開展內(nèi)蒙古東部積雪動(dòng)態(tài)變化的研究提供支持。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

額爾古納地處大興安嶺西北麓，呼倫貝爾草原北部，是中國最北端的邊境城市之一。額爾古納南北跨度較大，北部屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，南部屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。氣候特點(diǎn)為晝夜溫差大，夏季短促，冬季寒冷漫長(zhǎng)；年平均氣溫在0 ℃以下，無霜期僅為70～98 d。

1.2 數(shù)據(jù)選取

1.2.1 雪深數(shù)據(jù) 以額爾古納國家級(jí)基本氣象站數(shù)據(jù)為依據(jù)，氣象站地理位置為120°12′30″E，50°15′N，下墊面代表植被類型以草甸草原為主，氣象站地域開闊，具有較好的區(qū)域代表性。雪深數(shù)據(jù)來自站內(nèi)架設(shè)的DSJ1型自動(dòng)超聲波雪深觀測(cè)儀，該儀器通過測(cè)量超聲波脈沖發(fā)射和返回的時(shí)間，測(cè)算從傳感器探頭到目標(biāo)的距離，實(shí)現(xiàn)雪深變化的同時(shí)間同頻次觀測(cè)。DSJ1 型超聲波雪深觀測(cè)儀具有抵抗惡劣環(huán)境、防沙、免維護(hù)等特點(diǎn)，適用于長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量積雪深度、時(shí)段降雪量等；該儀器的雪深量程為0～2000 mm，精度為10 mm，分辨率為0.25 mm（有溫度補(bǔ)償時(shí)），設(shè)定觀測(cè)頻率為1 h，每日可獲得24 個(gè)時(shí)次的數(shù)據(jù)。

1.2.2 氣象數(shù)據(jù) 于2020 年10 月31 日—2021 年3月14 日，觀測(cè)站點(diǎn)收集積雪同步的逐小時(shí)氣溫、0 cm地溫、5 cm地溫、雪面溫度和風(fēng)速氣象要素?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行雪深與氣象關(guān)系分析。由于各氣象要素布設(shè)于同一站點(diǎn)，相互間隔小于5 m，因此可視為同步觀測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

采用氣象要素與雪深的超前滯后相關(guān)分析，進(jìn)行二者間影響與響應(yīng)關(guān)系分析?；赑earson 線性相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行相關(guān)關(guān)系及其顯著性檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 融雪規(guī)律

2.1.1 2020—2021 年額爾古納融雪過程 2020—2021 年冬季，觀測(cè)到1 次持續(xù)時(shí)間135 d 的積雪過程，積雪出現(xiàn)于2020 年10 月31 日2:00，至2021 年3月14日8:00全部融化，以本次長(zhǎng)時(shí)間積雪過程為研究對(duì)象。

從圖1 可知，2020 年10 月31 日開始，額爾古納出現(xiàn)了3次明顯的降雪過程，分別為2020年10月31日、11月6日和2021年2月18日。第1次降雪之后，積雪有短暫消融；第2 次降雪直到2021 年2 月上旬都沒有明顯消融，積雪期間出現(xiàn)多次小量的降雪過程；第3 次降雪主要時(shí)段是2 月18 日18:00—2 月19日21:00，雪深從15 cm 增至27 cm；2 月20 日20:00以后，隨著氣溫的回升，雪深出現(xiàn)明顯下降，3 月10日4:00 開始雪深下降至20 cm 以下，3 月12 日開始雪深下降明顯加快，12日、13日和14日雪深分別減少了4 cm、4 cm和10 cm，融雪時(shí)段持續(xù)到3月14日8:00，積雪完全消融。

圖1 2020年10月31日—2021年3月14日額爾古納站逐小時(shí)積雪深度Fig.1 Hourly snow depth observation sequence at Ergun Station from October 31,2020 to March 14,2021

由此可見，2021年春季額爾古納主要融雪時(shí)段為2月20日—3月14日（下同），持續(xù)時(shí)間為22 d（圖2），在主要融雪時(shí)段中3月10—14日為2021年春季額爾古納快速融雪時(shí)段，持續(xù)時(shí)間為5 d（圖3）。

在主要融雪時(shí)段內(nèi)，額爾古納氣溫呈波動(dòng)變化，2 月20—23 日，氣溫出現(xiàn)明顯的下降，隨后波動(dòng)較大；3月6日氣溫明顯上升，雪深卻在3月8日開始下降，融雪沒有立刻對(duì)氣溫的升高產(chǎn)生響應(yīng)。5 cm地溫、雪面溫度和地面溫度數(shù)值和雪深變化趨勢(shì)較為相近，呈現(xiàn)3月11日前小幅波動(dòng)，3月11后有明顯的上升（圖2）。

圖2 2021年春季額爾古納站主要融雪時(shí)段每日0:00積雪深度和地面溫度、氣溫、5 cm地溫、雪面溫度Fig.2 Observation sequence of snow depth and ground temperature,air temperature,5 cm ground temperature,and snow surface temperature during the main snowmelt period at Erguna Station in the spring of 2021

在快速融雪時(shí)段內(nèi)，3 月10 日0:00—8:00 雪深緩慢下降，8:00 之后雪深有波動(dòng)變化，3 月11 日雪深維持在18 cm 左右，3 月12 日0:00—8:00 雪深下降較為明顯；3 月13 日0:00—14:00 波動(dòng)下降，之后維持；3 月14 日0:00—8:00 雪深極速下降至完全消融（圖3）。

圖3 2021年3月7—14日額爾古納站逐日雪深變化Fig.3 From March 7th to March 14th,2021,the snow depth changes at Erguna Station day by day

2.1.2 融雪日變化過程 由圖4 可見，主要融雪時(shí)段內(nèi)，雪深變化總體呈現(xiàn)降-平緩波動(dòng)下降的趨勢(shì)，在2:00—8:00 雪深顯著下降，8:00—19:00 雪深略呈下降趨勢(shì)，19:00—23:00 變化平緩。雪深峰值出現(xiàn)在1:00—2:00，約20.87 cm；谷值在16:00 出現(xiàn)，約19.83 cm。氣溫呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，最高氣溫出現(xiàn)在8:00，為-8.63 ℃。5 cm 地溫、雪面溫度和地面溫度總體變化不大，呈單峰趨勢(shì)，地面溫度峰值在8:00，5 cm 地溫的峰值在16:00，雪面溫度的峰值出現(xiàn)在12:00。

圖5 為2:00—19:00（圖4 中雪深下降時(shí)段），訂正后的雪深變化量（即后一時(shí)雪深減去前一時(shí)雪深得到的逐小時(shí)雪深變化量）與氣溫等氣象因素的變化特征。2:00—7:00 隨著氣溫等因素上升，雪深變化量呈減少趨勢(shì)；8:00—12:00雪深變化量隨氣溫等因素下降而增加；13:00—19:00雪深變化量減少，氣溫等溫度因素下降。最大融雪深度為0.217 cm，出現(xiàn)在4:00—5:00 和5:00—6:00，其次是0.174 cm，出現(xiàn)在3:00—4:00和7:00—8:00。

圖4 額爾古納站主要融雪期多日平均逐小時(shí)雪深與同步氣象要素日變化Fig.4 Hourly average snow depth and average multi-day variation of meteorological factors during the main snowmelt period at Erguna Station

圖5 額爾古納站融雪期2:00—19:00逐小時(shí)雪深變化與氣象因素變化Fig.5 Hourly snow depth changes and changes in meteorological factors during the snowmelt period at Erguna Station from 2 to 19 o’clock every day

綜合融雪期雪深與氣溫等其他氣象因素的日變化分析，在主要融雪期，日最高氣溫為-8.63 ℃，最低氣溫為-19.44 ℃，且5 cm 地溫、雪面溫度和地面溫度均低于0 ℃，這說明即使溫度在0 ℃以下，積雪仍能消融。在雪深減少較快的2:00—8:00，也是氣溫快速升高的時(shí)段，而后9:00—11:00 氣溫下降，但雪深卻出現(xiàn)階段性峰谷值。11:00—23:00氣溫緩慢下降，雪深沒有明顯的升降趨勢(shì)。說明積雪融化對(duì)溫度的響應(yīng)存在超前或滯后效應(yīng)。

2.2 融雪與氣象要素相關(guān)分析

2.2.1 雪深與氣溫關(guān)系分析 由圖4和圖5可知，積雪消融對(duì)于氣溫的響應(yīng)存在一定的滯后效應(yīng)，所以在分析雪深與氣溫相關(guān)關(guān)系時(shí)，應(yīng)考慮超前時(shí)段氣溫對(duì)當(dāng)前雪深的影響。氣溫從0:00開始上升，積雪從2:00 開始下降，比氣象變化滯后2 h 左右（圖5）。為了剔除突發(fā)的寒潮天氣對(duì)氣溫和雪深的影響，本文選擇主要融雪期全程（2月20日19:00—3月14日23:00）和快速融雪期（3 月10 日4:00—3 月14 日8:00）的雪深數(shù)據(jù)作為樣本，并將滯后時(shí)間設(shè)置為7 h。計(jì)算該時(shí)期內(nèi)雪深和同步氣溫的Pearson相關(guān)系數(shù)，以1 h作為步長(zhǎng)逐一向前推進(jìn)7 h，分別計(jì)算每個(gè)時(shí)次超前氣溫與雪深數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，共得到16個(gè)相關(guān)系數(shù)（圖6）。

由圖6a可知，融雪期不同時(shí)次的氣溫與雪深均呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（樣本數(shù)量在500 個(gè)以上，0.001顯著性水平臨界值為0.146），說明融雪期之前7 h 的氣溫對(duì)雪深有顯著的影響，氣溫上升雪深減少，積雪融化，即便是夜晚氣溫的變化對(duì)雪深也有顯著影響。在融雪期內(nèi)，雪深與前3 h 氣溫的相關(guān)關(guān)系最為顯著，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了-0.690，其次是同步氣溫，相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.685，超前1 h和超前2 h的相關(guān)系數(shù)在-0.68左右。

從圖6b可知，快速融雪期內(nèi)不同時(shí)次的氣溫與雪深均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（樣本數(shù)量為101 個(gè)，0.001 顯著性水平臨界值為0.321），相比主要融雪期，快速融雪期氣溫與雪深的相關(guān)系數(shù)更高，顯著性更強(qiáng)，說明在快速融雪期，熱量條件和融雪存在更深的聯(lián)系，氣溫升高雪深下降的更顯著。對(duì)比不同時(shí)次的氣溫和雪深的相關(guān)系數(shù)可知，超前1 h 氣溫與雪深的相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)-0.749，其次是超前2 h 與同步氣溫，相關(guān)系數(shù)分別為-0.746和-0.743。

圖6 2021年2月20日—3月14日主要融雪期（a）和2021年3月10—14日快速融雪期（b）逐小時(shí)雪深與同步和超前7 h氣溫相關(guān)系數(shù)Fig.6 Main snowmelt period from February 20 to March 14,2021(a)and the rapid snow melt period from March 10 to 14,2021(b)the correlation coefficient between hourly snow depth and simultaneous and advanced 7 hours temperature

2.2.2 雪深與5 cm 地溫、雪面溫度、地面溫度、風(fēng)速關(guān)系分析 在氣溫的基礎(chǔ)上，研究了同步至超前5 h的5 cm地溫、雪面溫度、地面溫度、風(fēng)速在快速融雪期內(nèi)與雪深的相關(guān)關(guān)系（圖7）。由圖7可知，不同時(shí)次氣象因素與雪深的相關(guān)系數(shù)均為負(fù)，且通過了0.001顯著性檢驗(yàn)，說明在快速融雪期內(nèi)，氣溫、5 cm地溫、雪面溫度、地面溫度和風(fēng)速的升高（增大）使雪深下降。對(duì)比5 個(gè)氣象因素，風(fēng)速與雪深的相關(guān)系數(shù)最小，且超前時(shí)間越長(zhǎng)，相關(guān)系數(shù)越小；同步5 cm地溫與雪深的相關(guān)系數(shù)最大，為0.902，但超前時(shí)間越長(zhǎng)，其相關(guān)系數(shù)越小。

圖7 2021年3月10—14日快速融雪期逐小時(shí)雪深與同步和超前7 h氣象因素相關(guān)系數(shù)Fig.7 Correlation coefficients between hourly snow depth and meteorological factors at the same time and 7 hours ahead of the rapid snowmelt period from March 10 to 14,2021

綜合所有超前時(shí)次的相關(guān)系數(shù)，雪面溫度與雪深的相關(guān)性整體最高，除同步雪面溫度外，雪面溫度與雪深的相關(guān)性均高于其他氣象因素，均值為0.878。超前1 h 的雪面溫度與雪深的相關(guān)系數(shù)最大，為0.889。在超前不同時(shí)次地面溫度與雪深的相關(guān)系數(shù)中，超前1 h 的地面溫度與雪深相關(guān)系數(shù)最大，為0.825。風(fēng)速與雪深呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，同步風(fēng)速與雪深的相關(guān)性最強(qiáng)，為0.639，超前時(shí)間越長(zhǎng)，相關(guān)系數(shù)越小。

2.3 融雪預(yù)測(cè)模型

2.3.1 氣溫-雪深關(guān)系模型 在快速融雪期超前1 h和同步氣溫與雪深有較顯著的相關(guān)性（圖7）。對(duì)氣溫與雪深的線性關(guān)系進(jìn)行分析（圖8）可得，雪深與氣溫總體呈一元線性關(guān)系，且超前1 h 和同步氣溫與雪深的擬合關(guān)系較為相似，各項(xiàng)系數(shù)與R2相差在0.01 以內(nèi)。氣溫對(duì)雪深影響較為明顯的區(qū)間為-11～5 ℃，氣溫在0 ℃以上時(shí)，雪深與氣溫?cái)M合趨勢(shì)的斜率更大，說明氣溫升高對(duì)于融雪的作用更明顯。

在同步氣溫和雪深關(guān)系模型（1）中，雪深的變化量和氣溫的變化量的比值為-0.4394 cm，即氣溫每升高1 ℃，積雪深度下降0.4394 cm。

在超前1 h和雪深關(guān)系模型（2）中，雪深的變化量和氣溫的變化量的比值為-0.4482 cm，即氣溫每升高1 ℃，積雪深度下降0.4482 cm。

超前1 h 氣溫雪深模型的R2高于同步氣溫-雪深模型，說明超前1 h氣溫-雪深模型的擬合效果較好。但當(dāng)雪深在10 cm以下時(shí)（此時(shí)氣溫均達(dá)到0 ℃以上），雪深與氣溫的線性關(guān)系減弱，氣溫變化不大時(shí)，雪深仍有較大幅度減少。綜合圖8、圖6b和圖7可知，當(dāng)雪深在10 cm 以下時(shí)，積雪變薄，進(jìn)入快速融雪期后期；積雪的快速消融可能并不是由氣溫作為主導(dǎo)，而是與雪本身的形態(tài)、日照輻射、風(fēng)速、5 cm地溫等綜合因素共同影響。

圖8 2021年3月10—14日快速融雪期逐小時(shí)雪深與同步（a）和超前1 h（b）氣溫散點(diǎn)圖Fig.8 Hour-by-hour snow depth and synchronization(a)and 1 hour ahead(b)temperature scatter plots during the rapid snowmelt period from March 10 to 14,2021

2.3.2 多元逐步回歸模型 氣溫、5 cm地溫、雪面溫度、地面溫度、風(fēng)速在快速融雪期內(nèi)與雪深相關(guān)分析表明，單因子與雪深變化的相關(guān)性較強(qiáng)，但擬合方程對(duì)于雪深的解釋力僅為0.56。因此，本文將快速融雪期內(nèi)，與雪深變化相關(guān)性最強(qiáng)的不同時(shí)次的氣象因子進(jìn)行多元逐步回歸分析，討論同步5 cm地溫、同步風(fēng)速、超前1 h氣溫、超前1 h地溫和超前1 h雪面溫度對(duì)融雪的綜合影響，以期獲得更好地解釋雪深變化的多元雪深模型。

以雪深（Snow_Depth）作為因變量，同步5 cm 地溫（Gst_5）、同步風(fēng)速（Win_10）、超前1 h 氣溫（Tem1）、超前1 h 地溫（Gst1）和超前1 h 雪面溫度（LGst1）建立關(guān)系模型：

本文多元逐步回歸的庫克距離小于1，不存在強(qiáng)影響點(diǎn)；5 步回歸的顯著性均小于0.001，模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）?？焖偃谘┢谟绊懷┥钭兓? 個(gè)氣象因子均是重要因素，且偏相關(guān)系數(shù)均通過了0.05 顯著性水平檢驗(yàn)；5 個(gè)氣象因子共同解釋了超過90%的雪深變化，而同步5 cm 地溫，可以單獨(dú)解釋80%以上雪深變化，若作為單因子具有較高的解釋度。

表1 快速融雪期氣象因素對(duì)雪深多元線性逐步回歸方程參數(shù)及偏相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)Tab.1 Test of meteorological factors in the rapid snow melt period on the parameters and partial correlation coefficient of the multivariate linear stepwise regression equation of snow depth

5 個(gè)氣象因素的偏相關(guān)分析中，同步5 cm 地溫的偏相關(guān)系數(shù)最大（-0.685），超前1 h氣溫的偏相關(guān)系數(shù)最?。?0.313），超前1 h 地溫的偏相關(guān)系數(shù)為正。與其相關(guān)系數(shù)對(duì)比可知，同步5 cm地溫的相關(guān)和偏相關(guān)系數(shù)與其他氣象因素相比均為最高，說明其與雪深變化的關(guān)系最密切；超前1 h 地溫與雪深的偏相關(guān)系數(shù)為正，相關(guān)系數(shù)為負(fù)，相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)符號(hào)相反，說明地溫受雪深的影響比其他因素影響大。此外，同步風(fēng)速與雪深的偏相關(guān)系數(shù)高于相關(guān)系數(shù)，在剔除其他條件影響下，風(fēng)速與雪深的關(guān)系也較為密切，不可忽視。

3 討 論

3.1 融雪過程中出現(xiàn)寒潮天氣影響融雪日變化規(guī)律

張娟等［18］利用三江源腹地的玉樹州隆寶自然保護(hù)區(qū)野外雪深自動(dòng)觀測(cè)站2013—2014 年冬季每30 min 積雪深度與同步氣溫?cái)?shù)據(jù)，對(duì)發(fā)生在2 月期間的積雪動(dòng)態(tài)融雪過程及其與氣溫的關(guān)系進(jìn)行了分析，在日變化分析中發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)雪深下降主要發(fā)生在10:00—19:00，且雪深有2 個(gè)快速下降階段，分別出現(xiàn)在10:00—11:00與14:00—15:30；周揚(yáng)等［19］對(duì)青藏高原瑪多地區(qū)融雪過程研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)冬季雪深下降主要發(fā)生在13:00—18:00。

然而額爾古納站的積雪開始消融的時(shí)間為凌晨2:00，并且全天有約17 h的融雪時(shí)間；快速融雪時(shí)間段也是在凌晨，無法排除凌晨積雪密實(shí)化在雪深下降中起到的作用。

除了區(qū)域差異外，本研究分析了雪深變化量與氣溫的變化，在一天當(dāng)中氣溫本應(yīng)該上升的8:00—12:00，氣溫反而下降，可能與融雪期內(nèi)額爾古納頻繁遭遇寒潮天氣有關(guān)。在查閱氣象預(yù)報(bào)信息后發(fā)現(xiàn)，2月21日和2月27日，內(nèi)蒙古境內(nèi)均發(fā)生多次大范圍降雪寒潮天氣，可能是導(dǎo)致該時(shí)段氣溫日變化異常的原因。

3.2 同步5 cm 地溫和1 h 前的氣溫或?qū)θ谘┯绊戄^大

周揚(yáng)等［20］在對(duì)融雪期雪深影響的其他氣象要素的相關(guān)分析中表明，積雪消融過程中氣溫不是唯一影響要素，而是多種因素綜合影響積雪消融。5 cm 地溫、雪面溫度、地面溫度和風(fēng)速在快速融雪期與雪深變化的相關(guān)關(guān)系均通過了顯著性檢驗(yàn)，雪面溫度與雪深變化的相關(guān)性最強(qiáng)，其次是5 cm 地溫，再次是地面溫度和氣溫，風(fēng)速與雪深變化的相關(guān)性最弱。在超前和同步的研究中，雪面溫度與雪深的相關(guān)性始終保持較高的相關(guān)性，波動(dòng)不大；地面溫度與雪深的同步相關(guān)性要大于氣溫，并隨著超前時(shí)序逐漸增加和氣溫相近，在超前5 h 基本與氣溫相等；風(fēng)速和雪深的相關(guān)性，隨超前時(shí)間的減少而變大，在同步狀態(tài)下相關(guān)系數(shù)接近0.65，因此風(fēng)速對(duì)于雪深的作用基本是瞬時(shí)同步的。

值得注意的是，5 cm 地溫、雪面溫度和地溫與雪深的相關(guān)性強(qiáng)于氣溫，5 cm地溫與雪深的相關(guān)性達(dá)到了0.9以上，可能是由于5 cm地溫、雪面溫度和地溫的變化與氣溫的變化有關(guān)。

4 結(jié)論

（1）額爾古納站融雪期（2020 年2 月20 日—2021年3月14日），融雪速度呈先慢后快的趨勢(shì)，緩慢融雪期融雪速率約為0.37 cm·d-1，快速融雪期融雪速率可達(dá)4.75 cm·d-1。每日的2:00—19:00 是雪深下降的主要時(shí)間段，凌晨雪深下降的速度比較快，最大融雪深度和次最大融雪深度均出現(xiàn)在凌晨，在日出至日落（7:00—18:00）雪深波動(dòng)下降，且下降速度較為緩慢。

（2）額爾古納站雪深變化與氣溫、5 cm地溫、雪面溫度、地面溫度和風(fēng)速有顯著的相關(guān)關(guān)系。整個(gè)融雪期和快速融雪期，氣溫的滯后效應(yīng)產(chǎn)生不同的結(jié)果，在融雪期內(nèi)，雪深與超前3 h氣溫的相關(guān)性最為顯著，其次是當(dāng)前氣溫；在快速融雪期，雪深的變化幅度主要取決于超前1 h 的氣溫，其次是超前2 h和當(dāng)前的氣溫。風(fēng)速與雪深的相關(guān)系數(shù)最小，且不存在滯后性。同步5 cm 地溫與雪深的相關(guān)系數(shù)最大，超前時(shí)間與相關(guān)性呈反比。雪面溫度與雪深的總體相關(guān)性最強(qiáng)。

（3）氣溫與雪深之間存在線性關(guān)系。當(dāng)積雪深度在10 cm 以上，對(duì)雪深影響較為明顯的氣溫區(qū)間為-11～5 ℃之間，且氣溫在0 ℃以上，雪深與氣溫?cái)M合趨勢(shì)的斜率更大，說明在氣溫達(dá)到0 ℃以上，氣溫升高對(duì)于雪深的減少作用更明顯。在同步氣溫和雪深關(guān)系中，氣溫每升高1 ℃，積雪深度下降0.44 cm。在超前1 h 和雪深關(guān)系中，氣溫每升高1 ℃，積雪深度下降0.45 cm，且超前1 h氣溫-雪深關(guān)系模型的擬合效果較好。當(dāng)雪深在10 cm以下，積雪變薄，進(jìn)入快速融雪期后期，積雪的快速消融可能并不是由溫度作為主導(dǎo)。