1961—2019年安庆市地温变化特征分析

郑燕 何敏发 周宏健

摘要    本文利用安庆站1961—2019年共59年的逐日5、10、20、40 cm平均地温资料，采用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法，对安庆站地温进行了分析。结果表明，各层年平均地温变化相似，各层的年平均地温呈增温趋势;春季各层地温呈增温趋势，其他季节无明显增降温趋势;各层地温的月变化总体呈现抛物线变化，冷月份中，距离地表越深温度越高;暖月份中，距离地表越深温度越低。M-K突变检验表明，5 cm地温于2001年发生突变，地温显著升高，其他层次未发生突变。利用小波分析可以看出，各层地温59年来存在3～5年高频振荡周期和8～14年低频振荡周期。

关键词    地温;变化特征;线性倾向估计;小波分析;M-K突变检验;安徽安庆;1961—2019年

中图分类号    P423.3        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）15-0204-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

1    资料与方法

选取安庆站1961—2019年逐日5、10、20、40 cm平均地温资料，对5个层次日平均气温作算数平均，得到月、年平均地温序列，按3—5月為春季、6—8月夏季、9—11月为秋季、12月至翌年2月为冬季生成季序列。

采用线性倾向估计法分析地温的变化趋势;用Mann-kendall突变检验对地温进行突变检验;用Morlet小波分析方法分析地温周期变化特征[1-3]。

2    地温变化特征分析

2.1    地温年变化特征

1961—2019年安庆市5、10、20、40 cm年平均地温变化曲线见图1。可以看出，各层年平均地温变化相似，最高值出现在2007年，最低值出现在1980年。阶段性变化明显，1961—1975年波动下降，1980—2007年波动上升。采用线性倾向估计法分析地温的变化趋势，5、10、20、40 cm的气候倾向率分别为0.119、0.092、0.079、0.058 ℃/10 a（均通过95%的信度水平显著性检验），各层的年平均地温呈增温趋势，增幅为0.058～0.119 ℃/10 a。5 cm年平均地温增幅最大，40 cm增幅最小，且随着深度的增加增幅减小。

2.2    地温季节变化特征

由表1可知，只有春季各层地温相关系数通过了99.9%信度水平显著性检验，春季各层地温呈增温趋势，10年增幅在0.227～0.357 ℃之间，5 cm增幅最大，40 cm增幅最小。夏季各层相关系数均未通过显著性检验。秋季5 cm地温相关系数通过90%信度显著性检验，气候倾向率为0.012 ℃/10 a，呈增高趋势，其他层次未通过显著性检验。冬季同样只有5 cm地温通过90%信度水平显著性检验，气候倾向率为0.097 ℃/10 a。

2.3    地温月变化特征

从图2可以看出，各层地温的月变化总体呈现抛物线变化。5 cm地温最大值出现在7月，最小值出现在1月。10、20、40 cm地温最大值出现在8月，最小值出现在1月。10月至次年2月地温由高到低依次是40 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm，3—9月地温由高到低依次是5 cm≥10 cm≥20 cm≥40 cm。说明冷月份中，距离地表越深温度越高;暖月份中，距离地表越深温度越低。

3    地温突变特征

用M-K法检测1961—2019年安庆5、10、20、40 cm年平均地温序列的突变。给定显著性水平α=0.05，即u0.05=±1.96。由图3可知，5 cm地温于2001年发生突变，地温显著升高，其他层次未发生突变。

4    地温周期特征

小波系数的变化趋势与气候信号的起伏基本一致，等值线中心为冷暖中心，中心值的大小可以反映出波动震动强度，小波系数的零点可能对应于气候突变点[4-6]。由图4可知，为了分析各层地温的年际周期变化特征，本文选用Morlet小波分析方法，对安庆各层地温时间序列作小波变换，得到小波系数实部等值线图。可以看出，各层地温59年来存在3～5年高频振荡周期和8～14年低频振荡周期。

5    结论

（1）从各层地温的年、季和月变化来看，各层年平均地温变化相似，各层的年平均地温呈增温趋势;春季各层地温呈增温趋势，其他季节无明显增降温趋势;各层地温的月变化总体呈现抛物线变化，冷月份中，距离地表越深温度越高;暖月份中，距离地表越深温度越低。

（2）从各层的地温突变情况来看，5 cm地温于2001年发生突变，地温显著升高，其他层次未发生突变。

（3）从各层地温变化周期来看，各层地温59年来存在3～5年高频振荡周期和8～14年低频振荡周期。

6    参考文献

[1] 陈成国，石慧兰，王桂兰.1961—2010年德州市地温变化特征[J].气象与环境学报，2012，28（1）：86-89.

[2]陈超，周广胜.1961—2010年桂林气温和地温的变化特征[J].生态学报，2013，33（7）：2043-2053.

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[4] 贾庆宇，周莉，谢艳兵，等.盘锦湿地芦苇群落生物量动态特征研究[J].气象与环境学报，2006，22（4）：25-29.

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[6] 任国玉，徐铭志，初子莹，等.近54年中国地面气温变化[J].气候与环境研究，2005，10（4）：719-721.