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目 录

1.引言 1

1.1国内研究现状 2

1.2国外研究现状 4

2.我国典型地区的地温特征分析 5

2.1资料 5

2.2 地温资料处理与分析 5

2.2.1哈尔滨地区地温的变化特征分析 5

2.2.2 广州地温日变化特征分析 13

2.2.3新疆地温日变化特征分析 17

3.结语 21

参考文献 23

致谢 25

我国典型地区的地温特征分析

阿卜拉

，China

Abstract: Climate change affects human activities and dominate the energy change, Therefore, the global climate and environmental change has become the focus of attention, Studying the Climate Change Characteristics has become one of the important tasks of mankind. Ground temperature feature analysis is an important way of Study Climate Change Characteristics. This article not only used the Ground temperature data of Harbin, Heilongjiang Province provided by the national automatic weather station in 2014 to Analysis the Diurnal, seasonal and annual variation Characteristics of The different depth Ground temperature ,But also used the date of Guangdong and Xinjiang to Analysis the Diurnal variation Characteristics of the Ground temperature. By analyzing, get a result that trend of Ground temperature、air temperature and surface temperature has a strong positive correlation. At 0-80cm in Harbin, spring and summer Ground temperature on a downward trend with depth and the autumn and winter Ground temperature on the rise trend. The annual variation trend of different depth Ground temperature basically the same, showed a unimodal distribution. During the March to September Ground temperature decreased with depth and during the October to February Ground temperature rise with depth.

Keywords: Ground temperature change; climate; average ground temperature

1.引言

近几十年来，全球气候与环境变化已经成为社会关注的焦点，研究全球变化，陆面过程的研究是主要方向，而陆面变化的核心是研究地面和大气之间的能量和水分等物质的相互交换和传输问题，陆-气相互作用一直是国内外气象学者研究的热点。下垫面与大气的相互作用影响着各种尺度的天气、气候变化，而在陆气相互作用中，地面反照率、土壤温度和湿度对大气环流和气候变化有重要影响[1]。

在国内外关于气温变化特征已有大量的研究，但关于地温变化及其与气温的关系研究还较少，地温与气温变化关系是否存在区域性特征目前还不明确，这制约着气候变化对陆地生态系统影响的评估的准确性因而影响着对气候变化应对措施的制定。近100年来，中国的气候变化和全球趋势基本一致，平均气温升高了0.5～0.8℃，与全球平均增温幅度相近[2]。

由于气温变化不可避免的导致地温的变化，所以土壤温度的变化是气温变化的主要表现形式，总体来说土壤温度的变化是气候变化对土壤热状况多年持续影响的结果，也是引起多年土壤热状态变化的能量来源，研究表明地温对气候变化的响应大于气温的响应，而土壤温度是影响植物的生长、种子的萌发和农作物的产量变化的重要因素。

农业对气候变化反应非常敏感，气候变化会影响农业生产的结构，也会对农作物的生长发育和产量等产生影响。地温对农作物的影响较气温更直接，适宜的播种期地温是作物能否高产的关键环节。因为地温和土壤湿度是影响土壤呼吸的关键因素，因此对植物生长有着很大的影响。植物生长对温度条件的依赖性很强，适宜的地温能够促进土壤微生物对凋落物的分解，从而提高土壤肥力，深入研究地温有利于正确把握土壤肥沃度的变化规律从而能更好的保证农作物的质量和产量。地温和土壤积温是一种重要的热量资源，它影响植物种子的萌发、生长发育、开花和结果。气候变化背景下，由于近地面气温和浅层地温升温速率存在不一致性，所以可能会导致利用气温数据来评估气候变化对农作物生长影响的结论存在误差。因此，分析地温与当地主要农作物产量、生育期的相关关系，开展地温和气温变化对农作物影响的对比研究，分析气候变化的影响机理，能够更准确、科学的掌握农作物的生长和生产。有利于提高热量资源的有效利用率、粮食产量，对农业的可持续发展也有加大的促进作用。

地温也是森林气候必不可缺的核心环境因素之一，与植物生长和植物的光合作用密切相关，对地温的研究有利于正确把握森林碳通量的变化规律。陆地生态系统是支撑人类生存和持续发展的生命支持系统，而森林是陆地生态系统的主体，对全球碳循环起着非常重要的作用，同时地温制约着森林生态系统的生产、呼吸等生态过程。

地温不仅受气温的影响，还与日照、太阳辐射、相对湿度和降水具有明显的正相关性，且不同地区由于土壤理化性质的不同，这些气象要素对地温的影响各有不同，其中土壤湿度对地温的影响比较明显直接。

土壤是由大小不同的固体颗粒按不同比例组合而成的，土壤对热量和水分均具有吸收作用。太阳辐射、气团活动等要素影响着土壤温度的日变化特征。一方面，太阳辐射被各层植被反射和吸收;另一方面，土壤对太阳辐射也有削弱作用，土壤深度越深削弱作用越明显，由于表层土壤受太阳辐射和昼夜气温交替的影响比较大，因此地温呈现出明显的日变化、季节变化、年代变化特征。

植物的生长发育，都依赖于土壤水分的供应状况，而地温影响着土壤湿度的大小，一方面地温影响着土壤水分的蒸发从而影响土壤湿度，而另一方面土壤含水量制约着低温的高低。当土壤湿度较小时，由于土壤用于蒸发的热量减少，致使土壤获得的太阳辐射多，即土壤热通量大，其方向由地表指向地下，土层的温度就高，且当土壤蒸发接近零时，其土壤热通量至极大值，故湿度小的土壤地温较湿度大的为高，即随着土壤湿度的减小其地温升高至极大值出现。于此相反当土壤湿度较大时，地面由于吸收太阳辐射强烈蒸发的结果、使用于土壤增热的热减少，致使湿度大的土壤地温反而小即随着土壤湿度的增大其地温降低。

1.1国内研究现状

气候是构成人类环境的大气、海洋和陆地在太阳辐射能驱动下相互作用所达到的一种缓变平衡态[3]。气候变化影响着人类活动、生态系统中能量的分配和变化，在生态系统的平衡中起着重要作用。因此研究气候变化特征成为人类重要任务之一。而陆面过程的研究是全球变化研究的重要途径，研究陆面过程的核心则是研究地-气之间的能量和水分等物质的相互交换和传输。而能量和水分等物质的交换影响者地温的变化，因此地温特征分析在陆面过程研究中起着重要作用。无论国内还是国外关于气温变化特征已有大量研究,但关于地温变化及其与气温的关系研究还较少[4]。曹兴等[5]把古尔班通古特沙漠腹地作为试验区，利用2009年9～10月3种不同植被覆盖条件下的浅层地温数据，分析了不同植被覆盖条件下的秋季地温变化特征以及地温对降水和人类活动的响应。结果表明，一天内地温最大值出现的时间段为下午15:00～19:00 ,而最小值则出现在早上8点左右。在没有降水和灌溉的条件下，在晴天夜间到早上八点左右地温呈下降趋势而八点以后呈上升趋势，午后达到最大值。相反的，在多云条件下由于云对太阳辐射能量的反射和吸收，大大降低了地面受到的太阳辐射能，所以地温变化不会出现波动型下降而是随时间逐步降低。由此得出土壤温度是随太阳辐射的强度以及日照时间的不同而变化的。所以不同植被覆盖条件以及不同天气状况是通过改变地表受到的太阳辐射量来实现对地温的影响。

随着经济发展，越来越多的地方走向城市化，而越来越多的人也开始涌向城市，所以为了研究气候对人类的影响，有必要对城市地温变化特征进行研究。随着城向化发展，以往的自然状态下垫面逐渐地被水泥和沥青路面取代，从而导致城市气候环境发生一定的变化。蔡冬梅[6]通过对大连站2002～2011年间7～9月的沥青下垫面温度以及地温、气温资料的分析，研究了沥青下垫面在不同天气条件下的地表温度和地温、气温之间的关系。结果表明，沥青下垫面温度、地温、气温的变化趋势一致，温度最高值都出现在每日下午14：00点，特种地温、地温和气温的变化幅度依次为特种地温最大、地温次之而气温最小。特种地温与地温之间的差值不大而与此相比气温与前两者之间差值比较大，且温度越高这种差异越明显，在下午14：00差值达到最大。

土壤是由生物、有机物和矿物质构成的小系统，地温的微小变化可能导致微生物对有机物的分解以及矿物质分布发生变化,从而对农业生产产生影响。阿巴司等[7]利用喀什市1981～2010年0.8,1.6和3.2m深度逐月平均地温资料进行分析。结论是，同一时间内随着地表深度低温逐渐降低，而对于不同的变化阶段而言浅层地温变化幅度大于深层地温变化幅度；冬、春季深层平均地温随着深度呈上升趋势，而夏、秋季平均地温随深度呈下降趋势；深层地温与气温正相关，当浅层地温上升时深层地温也随着上升，浅层地温上升幅度较大而深层地温上升幅度不明显，当浅层地温下降时，深层地温也下降，但是浅层地温下降幅度很小或不明显而深层地温比较明显。

浅层地温在国内也有众多研究。陈超等[8]使用国家气象信息中心提供的1961～2010年间广西桂林气象站气温资料和浅层地温资料，分析了气温和各层地温的变化特征。结果表明，地温和气温变化趋势有较好的一致性，1961～2010年间各年平均气温和各层地温呈明显的上升趋势，但是不同年代间上升幅度有所不同。地温的季节变化也存在着明显的差异，春季和夏季，随着深度呈下降趋势，与此相反秋季和冬季，随着深度呈上升趋势。

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