河池市1980—2010年浅层地温变化特征

黄秀秀，谭佳勇 ，覃晓玲

(1.广西壮族自治区河池市气象局，广西 河池 547000，2.广西壮族自治区金城江区气象局，广西 河池 547000 )

1 前言

下垫面和不同深度的土壤温度统称为地温，气温与地温的变化对农业生产都产生深远影响。现如今越来越多的人们关注气候变化的同时，也更多的关注地温的变化。任国玉[1]等研究了近54 a中国地面气温变化,得出中国地表气温增暖主要发生在最近的20余年；陆晓波[2]等通过分析中国近50 a地温的变化，得出地温变化具有明显的区域特征，在东北地区增温显著，而在西南东部却是下降趋势显著；康文英等研究了衡水市50 a气温与地温变化分析[3]，表明低温变化主要以土壤表层变暖为主；高霞等分析了冀中平原近50 a气候变化特征[4]，夏季气温的变化趋势与年变化趋势不一致。本文利用河池市3个气象观测站近30 a 0～20 cm浅层地温、降雨、气温等资料，对地温变化趋势、突变年份及影响因子等进行研究，为河池市农业生产、矿产资源开发、气候资源利用等方面提供参考。

2 资料与方法

本文资料选取1980—2010年河池市3个国家气象观测站(从地理位置挑选3个站分别为南丹国家一般站、河池国家基本站、都安国家基准站)0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm逐日地温、平均气温、降雨量等资料。季节划分以3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—次年2月为冬季。

采用线性趋势法线性回归方程：

y(t)=a0+a1t

(1)

式中：a1代表线性趋势项，y代表平均地温，t代表时间，a1×10表示平均地温每10 a的气候倾向率。

用式(1)来分析河池市1980—2010年浅层地温的演变趋势[5]；采用M-K检验法来研究0～20 cm地温的突变年份[6]；采用spss统计软件做数据描述性统计及显著性检验。

3 浅层平均地温的气候倾向率

表1 河池浅层地温气候倾向率(℃/10 a)Tab.1 Linear trend of flect soil temperature in Hechi(℃/10 a)

注:*、**分别表示通过0.05,0.01置信检验

从季节分析(表1)河池市春、秋、冬各层次地温均呈升高趋势，升幅为0.004～0.325 ℃/10 a，春季15 cm、20 cm，秋季0 cm的升高趋势通过0.05显著性检验；夏季各层次年际变化呈降低趋势，降幅为0.2～0.354 ℃/10 a，其中15 cm降幅通过0.05显著性检验，5 cm、10 cm、20 cm降幅通过0.01极显著检验。

从年变化分析(表1)，河池市0 cm、15 cm、20 cm地温年变化呈升高趋势，升幅为0.042～0.153 ℃/10 a；5～10 cm年变化呈弱降低趋势，降幅为0.02～0.042 ℃/10 a；但升高或降低趋势均未通过显著性检验，总体上河池市浅层地温呈升高趋势。从表1分析可以看出，0 cm地温的变化幅度均大于5～20 cm地温(夏季除外)，夏季各层次降温幅度较大；这是因为表层地温受气候因素影响最大，这与“当今全球气候正经历一个明显变暖的阶段，而在中国南部的部分地区，特别是西南地区夏季气候却呈现变冷趋势”的气候大背景相一致[7]。

4 浅层平均地温的年代际变化

从表1可知，0 cm地温30 a平均值为21.63 ℃，与5～20 cm地温平均值差值为0.38 ℃，5～20 cm地温年平均基本一致，差值仅为0.1 ℃，说明随着土层变深，土壤受气候变化的直接影响变小，土温更趋于稳定。0～20 cm年平均地温变化趋势均未通过显著性检验，说明浅层地温上升或下降趋势不显著。由图1可以看出，0 cm、15 cm、20 cm各层次地温年际波动趋势及出现转折的年份一致，总体上均呈升高趋势，其中1980—1985年属于逐渐变冷时期，地温呈下降趋势；1986—1992年属于波动上升期，地温逐步回升；1993—1997年属于地温较冷年份，地温较平均值偏低0.3～0.5 ℃；1998年以后地温呈明显波动上升趋势，其中0 cm层次上升最明显，属于快速上升期。5 cm、10 cm年际波动在1980—1998年趋势与其它层次一致，但1998年后维持降温趋势。

图1 a、b、c、d、f为30 a 0～20 cm地温 图2 河池浅层地温的M-K曲线变化曲线及线性拟合曲线Fig.2 M-Ktests of fleet soil temperature in Hechi fitting curves for the river basin Fig.1 a, b, c, d and f are 30 years 0～20cm and linear

5 浅层地温的气候突变

M-K检验法是检验时间序列数据的方法之一。通过分析河池浅层地温的M-K曲线可知：0 cm地温1980—1982年、1990—1993年、2002—2010年呈上升趋势，但3次地温上升过程均不显著；1983—1989年、1994—2001年呈下降趋势，其中1984年下降趋势通过0.05显著性检验。根据UF(K)和UB(K)两条曲线交点的位置可知，0 cm地温突变点为2003年。5 cm地温1980—1990年、1993—2010年呈下降趋势，其中1984年、1997年2 a的下降趋势十分显著(通过0.01显著性检验)，1991—1992年呈上升趋势，突变点为2008年。10 cm地温近30 a呈下降趋势，1983—1985年、1996—1998年下降趋势通过0.05显著性检验，其中1984年、1997年下降趋势通过0.01显著性检验，突变点在2008年。15 cm地温1980—2005年以及2007年呈下降趋势，突变时间为2007年；20 cm地温1980—2005年及2008年呈下降趋势，突变时间为2005年。可以看出，随着土层变深，土温的突变时间相对的延后，从侧面说明，随土层变深，其对气候变化的响应相对滞后。

6 浅层地温与降雨、气温的相关性分析

表2 1980—2010年河池市气温、降雨、地温之间的相关系数Tab.2 The correlation coefficient between the temperature, rainfall and temperature of the river basin between 1980 and 2010

注:*、**分别表示达到0.05,0.01显著水平

通过SPSS分别计算1980—2010年0～20 cm地温与气温、降水的相关性，如表2可知：气温与地温呈明显的正相关，相关系数在0.399～0.569(其中0 cm、15 cm、20 cm通过了0.01的显著性检验，5 cm、10 cm通过0.05的显著性检验)，表明浅层地温与气温的变化具有较好的一致性，地温受气温变化影响显著；降雨量与各层地温呈负相关性，但未达到显著水平，说明降雨增多(减少)，各层地温呈降低(升高)趋势。同时通过分析近30 a河池气温、降水量的变化趋势，气温以0.2 ℃/10 a的速度上升 ，降雨以5.7 mm/10 a的速度减少。因此可知，气温升高是导致河池地温上升的主要原因，降水量减少是影响河池地温升高的因子之一。

7 小结

①从季节分析，河池春、秋、冬各层次均呈升高趋势，升高幅度0.004～0.325 ℃/10 a，夏季各层次年际变化呈降低趋势，降幅为0.2～0.354/10 a；从年变化分析，0 cm、15 cm、20 cm呈升高趋势，升幅为0.042～0.153 ℃/10 a；5～10 cm呈弱降低趋势，降幅为0.02～0.042 ℃/10 a。

②0 cm、15 cm、20 cm地温年际波动趋势一致，1980—1985年呈下降趋势，1986—1992年属于波动上升期，1993—1997年属于较冷年份，1998年以后呈明显波动上升趋势，其中0 cm层次上升最明显，进入快速上升期。5 cm、10 cm年际波动在1980—1998年趋势与其它层次一致，但1998年后维持降温趋势。

③河池市5 cm、10 cm地温突变点均为2008年；0 cm、15 cm、20 cm突变年份分别为2003年、2007年、2005年，土层变深，地温对气候变化的响应相对滞后。

④气温升高是导致河池地温上升的主要原因，降水量减少是地温升高的因子之一。

[1] 任国玉，郭军，徐铭志，等.近50 a中国地面气候变化基本特征[J]. 气象学报, 2015,63(6):942-955.

[2] 陆晓波，徐海明，孙承虎，等.中国近50 a地温的变化特征[J].南京气象学院学报，2006，29(5)：709-711.

[3] 康文英，徐建芬.衡水市近50 a气温与地温变化分析[J].衡水学院学报，2013年8月，15(4)：104-107.

[4] 高霞，陈海涛，张艳梅.冀中平原近50 a气候变化特征[J].贵州气象，2007,31(4):5-8.

[5] 陈海涛.水城近50 a气温变化特征分析[J].贵州气象，2009,33(4):23-24.

[6] 周绍毅，苏志，李强，等.1961-2010年广西浅层低温变化特征[J].西南农业学报，2012(04):1372-1374.

[7] 丁一汇，戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象，1994，20(12)：19-26.