朔州市草面温度特征及气象因子间关系分析

朱叶 马志强 王雅婧 郭小琴

摘要 选取朔州市国家基本站 2011—2019年逐日草温、气温、地温资料，采用气候统计诊断法、相关分析等，分析草温变化规律及其与气象因子间的关系。结果表明：草温、气温及地温的年振幅地温>草温>气温，季节振幅春季地温>草温>气温，夏、秋和冬季草温>地温>气温，草温和气温（地温）间存在显著的正相关关系，相关系数为 0.994（0.992），通过了99%的极显著性水平检验。

关键词 朔州市;草面温度;特征;气象因子;关系

中图分类号：P457 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）10–0055–02

1 资料与方法

本文选用朔州市国家基本站 2011—2019年逐日气温、草温、地温资料进行研究，资料来自朔州市气象台，其同质性和可靠性已经过严格检查、质量控制[1-3]。在逐日数据的基础上按月、季、年建立时间序列，采用气候统计诊断方法，利用趋势图、折线图等方法，分析草温变化规律。季节划分为：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—翌年 2月）。

2 结果与分析

2.1 草温变化特征

2.1.1 草温的年、月、日变化特征 朔州市2011—2019年年平均草面温度为9.0℃，且以0.19℃/a呈上升趋势，2020年出现草温最高值为9.6℃，2011年出现草温最低值为7.7℃。从图1a草温逐月变化特征看出，平均草温、平均最高草温及最低草温曲线均呈正弦波曲线变化。其中，月平均草温最大值为 24.8℃，最小值为-11.1℃;月平均最高草温的最大值、最小值分别为 42.0℃、8.4℃;月平均最低草温的最大值和最小值分别为42.0℃、8.4℃;最大值均出现在7月，最小值均出现在1月。从平均草面温度变化趋势可以看出，1月平均草温开始升高，从4月起平均草温均高于10℃，7月到达高峰，此后逐渐下降。这种变化是由于地球绕太阳公转时地轴的倾斜而造成了太阳辐射强度的周期性变化，从而产生了近地层温度的周期变化。图1b朔州市草温日变化表现为“一峰一谷”特征，日最高草温为23.1℃，出现在13：00，日最低草温为-0.3℃，出现在04：00，太阳辐射是形成草温日变化特征的主要影响因素（图1）。

2.1.2 草面温度的季节变化特征 近9年春、夏、秋、冬季草温分别为11.6℃、23.8℃、9.3℃和-8.7℃，表现为夏季>春季>秋季>冬季的气候特征，春季太阳辐射量迅速增加，地面接受的热量也迅速增加，下垫面快速增温，近地层温度开始上升，草温夏季上升最快，增幅为20.3℃，冬季下降最明显，比秋季减幅18.0℃;夏季太阳辐射量最大，平均草面温度达23.8℃，说明下垫面状况不同，影响草温的程度不同;秋季和冬季因日照时间明显缩短、冷空气活动变得频繁、草株枯黄稀疏、土壤湿度减小，因此平均草温迅速下降。

2.2 草温与气温、地温间的关系

2.2.1 草温与气温、地温的振幅变化 表1给出了朔州市草温、气温及地温的年、季节振幅变化。从年振幅看，地温>草温> 气温，地温年振幅最大为34.4℃，气温振幅最小为15.5℃;从季节振幅来看，春季振幅变化与年振幅一致，地温>草温>气温;夏、秋和冬季振幅变化均为草温>地温>气温。这是由于春季日照时间逐渐变长，太阳直接辐射增强，地表升温较快，夜间地面长波辐射冷却强烈，降温幅度也大，因此地温整体振幅要高于草温。其他季节主要受到大气散射辐射的影响，同时土壤深层不断向上输送热量给地温传感器，因此地温降温速度较草温更为缓慢。

气温、草温和地温的变化差异还与自身传感器的放置状况和高度不同有关，气温传感器安置在距离地面1.5 m的百叶箱内，避免太阳直接辐射，故振幅最小;草温传感器安放在距地面6 cm处的草面上或草层中，它受太阳散射辐射和草面自身的蒸腾作用等振幅最大;地温传感器裸露在土壤表面，有深层热量不断向上输送，温度变化幅度较小（表1）。

2.2.2 草温与气温、地温间的相关性 根据朔州市草温和气温间的线性回归分析可知，日平均草温与日平均气温间存在显著的正相关关系，相关系数为0.994（P<0.01），通过了极显著性水平检验。朔州市年平均草温为9.0℃，年平均气温为7.5℃，草温较气温偏高1.5℃;从季节变化来看，春、夏和秋季草温比气温分别偏高2.4℃、2.9℃和1.8℃，冬季草面比气温偏低1.1℃。从月变化分析，1月、2月和12月平均草温低于平均气温0.9℃～1.3℃，3—11月平均草温高于平均气温1.1℃～3.6℃，其中8月偏高3.6℃，1月偏低1.3℃。

根据朔州市草温和地温间的线性回归分析可以看出，日平均草温和日平均地温间存在极显著的正相关关系，相关系数为0.992（P<0.01），通过了极显著性水平检验。朔州市年平均草温低于平均地温0.5℃，从季节变化来看，春、夏、冬季草温分别低于地温0.3℃、1.1℃、1.2℃，夏季偏低最多;从月变化来看，1—2月和12月平均草温低于平均地温6.7℃～11.1℃，3—10月偏高3.8℃～24.8℃，11月仅偏高0.6℃。分析草温与气温、地温之间的差异，主要是由于各自测温传感器所处的测温环境不同、介质不同，以及对太阳辐射的接受程度不同等共同作用的结果。

3 结论

基于 2011—2019 年朔州市草温、气温及地温数据，分析了草温的变化趋势和变率及其与气温、地温的关系，得到以下结论。

（1）朔州市年平均草温为9.0℃，且以0.19℃/a呈上升趋势，2020年出现草温最高值为 9.6℃，2011年出现草温最低值为7.7℃，平均草温、平均最高草温及最低草温月变化曲线均呈正弦波曲线变化，草温日变化表现为“一峰一谷”特征，日最高草溫出现在13：00，日最低草温出现在04：00。

（2）从草温、气温及地温的年振幅来看，地温>草温>气温;从季节振幅来看，春季地温>草温>气温，夏、秋和冬季草温>地温>气温。草温与气温（地温）间存在显著的正相关关系，相关系数为 0.994（0.992），通过了99%的极显著性水平检验。

參考文献

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[2] 马汝忠.青海湟源地区草面温度变化特征分析[J].青海气象，2018（1）：58-62.

[3] 代晓丽.草面温度与初霜预报的可行性分析[J].吉林气象，2013（1）：34-36.

责任编辑：黄艳飞

Analysis of the Relationship Between Grass Surface Temperature Characteris-tics and Meteorological Factors in Shuozhou

ZHU Ye et al（Meteorological Bureau of Shuocheng District， Shanxi Province， Shuozhou， Shanxi 036000）

Abstract In this paper， the daily grass temperature， air temperature and ground temperature data of Shuozhou National basic station from 2011 to 2019 were selected to analyze the change law of grass temperature and its relationship with meteorological factors by climate statistical diagnosis method and correlation analysis. Results showed that the temperature， air temperature and ground temperature in the amplitude of geothermal temperature > temperature > grass， spring season amplitude geothermal temperature > temperature > grass， summer， autumn and winter grass warm temperature > ground temperature > temperature. There was significant positive correlation between grass temperature and temperature（ground temperature）. The correlation coefficient was 0.994 （0.992）， through the extremely significant level of 99% inspection.

Key words Shuozhou City; Grass surface temperature; Characteristics; Meteorological factors; Relationship