通辽气象站地温与气温的关系分析

高　荣　内蒙古通辽市气象局　028000



通辽气象站地温与气温的关系分析

高荣内蒙古通辽市气象局028000

利用通辽气象站1957～2013年逐日平均气温和地温资料，根据统计学原理和方法，分析地气温差的变化规律，建立了以气温为基础的地温预算模型，并且通过检验得出地温与气温有较好的一致性。

地温；气温；关系

气温和地温是气象观测站的常规观测要素，通常采用气温来分析温度与生物的关系。而对于农业生产来讲，利用地温分析问题比气温更为直接，效果更好。本文利用通辽气象站1957～2013年逐日气温、地温资料（地气温差Ts-Ta=地温0cm-百叶箱气温），并应用统计学方法［1］，分析地气温差的变化规律，找出地温与气温的关系，对于农业结构调整，植物播种、出苗及产量预算和科学防灾减灾等具有重要使用价值。

1　地气温差的年变化

图1是1957～2013年多年平均地气温差的年变化，可以看出，2月7日至11月2日地温恒定大于气温，即地气温差＞0℃；11月11日至2月6日期间地温恒定小于气温，即地气温差＜0℃。但是11月3日至11 月10日期间，则出现地温有时大于气温有时小于气温的波动情况。通辽市多年日平均地温最高值为29.1℃，出现在7月4日，气温最高值出现在7月28日，为24.7℃。日平均地气温差最大值为5.5℃，出现在6月20日。其中从5月7日至8月7日内，地气温差较大，这段时间内地气温差都≥3.5℃。多年日平均地温和气温最低值同时出现在1月16日，为-15.7和-14.9℃，地气温差最小负值为-1.5℃，出现在1月5日；10月26日至11月18日、1月19日至2月14日期间地气温差较小，为±0.5℃之间。

图1　多年平均地气温差年变化（1957-2013年）

统计数据显示，近47年多年月平均地气温差为1.9℃，4～10月平均地温和气温都大于0℃，而且地温高于气温。地气温差最大正值出现在6月份，最小负值出现在12月份，而地温和气温最高值出现在8月份，最低值出现在1月份。从地温和气温的月变幅看，2月到7月地温和气温都在增温，只是随着时间的推移，增温幅度在减小，且地温的增幅大于气温；从8月到11月地温和气温都在降温，随着时间的推移，降温幅度在增大，地温的降幅在大于气温。

2　地温与气温的关系

利用通辽气象站1957～2013年的逐日平均气温和地温资料，建立多年平均逐日地温与气温序列，两序列的相关系数达到了0.9987，相关性非常好，在此应用统计学方法，建立逐日、逐月气温与地温的关系模型。

根据57年多年平均的日平均地温、气温建立的逐日地气温模拟方程为：Ts=1.1406Ta+1.0152，R2= 0.9974，其中 Ta为气温，Ts为地温，回归系数为1.1406（见图2）；根据57年多年平均的月平均地温和气温资料建立的逐月地气温模拟方程为：Ts= 1.1406Ts+1.0188，R2=0.9977（图略）。由以上统计数据可以看出，逐日、逐月地气温回归模型中，得到的模拟方程和回归系数都很接近，且斜率大于零，呈明显的正相关关系，相关系数都为0.99以上，并且都通过了0.001信度的极显著检验标准。

图2　多年平均日均地气温关系图

3　模型检验

通过对过去47年检验结果表明，利用逐日地气温模拟方程得到的各年逐日预测值和逐日实测值之间的误差很小，绝对误差值在0～2.5℃之间的占89％以上日数。年平均情况来看，各年平均绝对误差都在1.4～2.3℃之间，其中绝对误差最大的出现在2010年，为2.3℃。

图3　2010年逐日平均地面温度实际值与估算值的比较图

利用误差较大的年份的气温值预测出地温，并比较预测值和实测值之间的误差。根据逐日地气温模拟方程和2010年逐日气温实测资料预测2010年的逐日地面温度资料。由图3可以看出实际值与预测值之间的吻合程度能够明显地看出模型的效果。11月中旬～1月中旬、2月下旬～4月中旬、6月上旬～8月上旬三个阶段误差相对较大，其余时间误差较小，一般地气温差较大的时期地温实测值与预测值之间的误差也较大，反之则较小，全年实际值与预测值两条曲线的吻合程度较好，全年平均绝对误差为2.3℃，预测效果较好。运用逐月回归方程和2010年月平均气温资料预测2010年的月平均地面温度资料得出，逐月地温实测值与预测值之间的最大绝对温差为～3.6℃，出现在7月份，全年平均绝对误差为1.9℃，绝对温差的均方差为1.4℃，可得预测效果较好。

资料分析表明，利用逐日、逐月回归模型算出的地温预测值与实测值之间的误差很小，利用该模型得到的地温实测值与预测值之间有校好的一致性，表明模型的效果较好，所建立的模型具有一定的应用价值。

4　结论

本文通过运用回归分析方法，综合考虑了通辽地温和气温的年变化相似之处，建立了以气温为基础的地温模型。通过该模型的相关性检验而得到了它们之间有很好的一致性，地氨水正相关关系，相关系数达到了0.99以上，通过显著性检验，大多数情况下能够满足农业生产和实验研究的需要。由于资料的限制，没有考虑土壤、地物以及其他气象因子的影响，所以在应用时受到了一定的限制。

［1］魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术（第二版）［M］.北京：气象出版社，2009：43-45.