雪面温度与地面温度的预测研究

雪面温度与地面温度的预测研究 *邹艳丽陈晓飞 王铁良杨国范 沈阳农业大学水利学院辽宁沈阳 ( , ) , , , 110161 摘要在沈阳地区潮棕壤土上采用红外温度计和自动环境监测系统对雪面地面温度以及各种相关的气象因子等进行了长期观测 ,、 对其相互关系进行了研究确定了雪面和地面温度与不同气象因子的回归方程其中多数相关性很好这些方程可用于无雪面温度 , , 。 和地面温度实测资料的条件类似地区预测。 关键词 雪面温度地面温度回归方程; ; 中图分类号文献标识码文章编号S162 A 0517- 6611( 2007) 32- 10461- 02 Study on the For ecast of the Sur face Temper atur e of Snow and Soil ZOU Yan!li et al ( College of Water Conservancy, ShenyangA gricultural University, Shenyang,Liaogning110161 ) Abstr act The snow surface temperature and ground surface temperature of fluvo- aquic brown soil and corresponding related meteorological factors in Shenyang area were long!termedly observed by using the infrared thermometer and the automatic environmental monitoring system.The relationships between the snow and soil surface temperatures and meteorological factors were studied and the regression equations were determined, many of which had good correlation. These regression equations chould be used to forecast the surface temperatures of snow cover and soil cover for the similar area where no actual measured data available. Key wor ds Snow surface temperature; Soil surface temperature; Regression equation 在寒区冬季降水以雪的形式为主形成季节性雪盖 给 出 的 是 雪 面 温 度 随 多个 气 象 因 子包 括 和图 , , 。1 ( 2 m 季节性冻土在中国分布广泛约占国土总面积的 其 , 50 %, 处气温辐射风速处和 处湿度变化的散点图1 m 、、、1 m 2 m ) 。 大部分在冬季被较厚的季节性积雪所覆盖雪盖的作用视 。 降雪季节及其厚度而异在中国沈阳地区降雪主要是在冬 , , 季雪盖除对地表起着保温的作用外同时还在季节性冻土 , , 的冻融过程中起着显著作用笔者进行了一些野外试验并 。, 描述了雪盖对季节性冻土的影响情况试图从理论的角度 , 分析空气温度太阳辐射风速湿度对沈阳地区季节性冻 、、、 土的冻融过程中雪面地面温度的影响及其变化关系、。 试验区概况1 试验基地位于辽宁省沈阳市东陵区 沈阳农业大学水( 利学院综合试验基地沈阳市地处欧亚大陆东岸中纬度 ) 。, 地 带气 候 类 型 属于 温 带 大 陆 性 季 风 气 候 年 平 均 气 温 为, 。 注为 处气温为 处气温为辐射: ?2 m ??( x) ; ?1 m ??( x) ; ?? 122 的日期平 冬季寒冷平均气温最低气温8.1?, , - 9.1 ?。?0 ?为 风速为 处湿 度为 处 湿 W/m(x) ; ×?m/s( x) ; * 1 m ( x) ; +2 m 345度以下无特殊说明符号对应变量的关系及单位不变( x) ; 。 6均为 个 测 区 依 次 命 名为 寒 冷 期 较 长 试验 共 设 51 d, 。3 , 1 图 雪面温度与气象因子的散点图1 区区和 区每个测区的大小均为 由厚度为 、2 3 , 3 m×3 m, 10 的保温板围成围墙高 可以阻隔每个测区与外界cm , 0.6 m, 表明在对比单个气象因子对雪面温度的影图 表 1、1 , 响时得出雪面温度与 处气温的相关性最好与 处 1 m ; 2 m 环境在水平方向 上 的 热 质 交 换 采用 气 象 生 态 。TRM!ZS1 、气温的相关性次之与风速及多个气象因子的相关性也不; 环境监测系统自动记录气温风速风向空气湿度净辐射、、、、 和不同深度的土壤温度用冻土器人工测量各区的土壤冻 。错在对比多个气象因子对雪面温度的影响时得出辐射 。, 、结融化深度用中子仪和时域反射仪定期观测各区的土壤。 风速和 处气温湿度对雪面温度的影响较大因、1 m 2 m 、。 此在雪面温度资料缺乏时可 以 通 过 气 象 因 子尤其 是 , , , 2 含水率剖面试验经历了一个冻融循环年 月 。( 200312 ,2004 年 月年 月 日 在 测 区 人 工 堆 雪 分 别 至5 ) : 2004 2 2 1、2、3 处空气温度或 处空气温度计算雪面温度对 湿度m 1 m 。、 和 厚月 日测区 中的雪堆均至 60、40 20 cm ; 2 22 , 1、2、3 50 辐 射 与 雪 面 温 度 的 数 据 进 行 单 因 素 回 归 分 析 未 能 得 出 规厚cm 。 律性高的回归方程。 雪面温度与气象因子的关系地面温度与气象因子的关系2 3 不同 下 垫 面 条 件 下 地 面 温度 与 气 象 因 子 的 关 系 图 笔者主要以 区观测资料为主其中地温数据节选了从2 , 3.1 年 月 日至 年 月 日的日平均地温表明在不同的上垫面条件下地面温度与 处 气表 2003 12 13 2004 4 9 、9: 00 2、2 , 2 m 温的相关性很明显处气温的相关性最明显与风速相 地温日平均气温 气温地面以上 和 处 空 气温 , 1 m , 、9: 00 、1 2 m 关性也不错因此当 处气温或风速中任意一个值确 度和 处湿度风速辐射数据节选了从 年 月。1、2 m 、1 2 m 、、2004 1 定时可以通过具体的方程确定相应的地面温度值通过对 日至 年 月 日的实测数据, 。22 2004 3 9 。 其他因子数据的分析表明在不同的上垫面条件下地面温 , 度与辐射湿度之间不存在明显的线性关系、。 基金项目 国家自然科学基金资助项目( 40272102) 。 作者简介 邹艳丽女辽宁 开原 人硕 士研 究生研 究方 向( 1980-) , , , , : 积雪融雪过程通讯作者教授。* , 。 收稿日期2007! 04!19 表 各数据的回归分析结果1 2 序号 自变量个数 自变量回归方程自由度 自由度 显著性R1 2 F F 0.01 较好, , , , a 6 0.87 20 6 22.21 7.40 xxxxxxy=- 6.79+1.91 x- 1.31 x+0.01 x+0.33 x- 0.44 x+0.51 x 1234 561 23456特好 xy=- 4.18+0.55 xb 1 0.66 1 34 65.07 7.38 2 2 c 1 xy=- 4.22+0.54 x0.61 1 34 53.23 7.38 很好 1 1 d 1 xy=- 9.86+2.24 x0.47 1 34 30.54 7.38 好4 4 较好e 4 x, x, x, xy=- 11.17+0.003 x+0.22 x+0.14 x+0.66 x0.83 22 4 27.11 14.06 3416 3416 较好 f 4 x, x, x, xy=- 9.76+0.005 x+0.18 x+0.12 x+0.66 x0.85 22 4 31.37 14.06 3425 3425 2 以下如无特殊说明注为 处气温为 处气温为辐射为风速为 处湿度为 处湿度: x2 m ??; x1m ??; x?W/m; x?m/s; x1 m ?%; x2 m ?%; 1 2 3 4 5 6 自变量代表的因子顺序不变为雪面温度随多个气象因子处气温处气温辐射风速处湿度和 处湿度变化的数据 包括 。a ( 2 m 、1 m 、、、1 m 2 m ) 为是雪面温度随单一气象因子和 处气温和风速变化的数据经回归分析后的结果为雪面温度 包括 经回归分析后的结果; b, c, d ( 1 m 2 m ) ; e 处气温湿度的数据经回归分析后的结果为雪面温度与辐射风速处气温湿度的数据经回归分析后的结果2 m ; f 1 m 与辐射风速、、、、。、、 表面无雪土壤处于冻结状态地面温度与气象因子的面温度与所有气象因子线性关系也呈良好同时地面温度3.2 , 。 与 处气温线性关系明显而地面温度与 处气温线性 2 m , 1 m 表 表明在表面无雪土壤处于冻结状态的过程中地关系3 , 关系一般地面温度与辐射地面温度与风速地面温度与, , , 面温度与辐射风速处气温湿度线性关系最明显地、、1 m , 、处湿度地面温度与 处湿度没有良好的线性关系1 m , 2 m 。面温度与辐射风速处气温湿度线性关系很明显地、、2 m 、, 表 数据回归分析结果2 2 图号自变量个数自变量回归方程自由度 自由度 显著性R1 2 F F 0.01 很好a 1 0.70 1 43 100.98 7.31 xy=- 3.88+0.56 x 11 b 1 0.73 1 43 117.17 7.31 xy=- 3.87+0.56 x特好2 2 较好 c 1 xy=- 10.26+2.34 x0.49 1 43 40.85 7.31 4 4 注为地面温度随 高度处气温变化的数据经回归分析后的结果为地面温度随 高度处气温变化的数据经回归分析后的结果为地: a 2 m ; b 1 m ; c 面温度随风速变化的数据经回归分析后的结果。 表 数据的回归分析结果3 2 图号自变量个数自变量回归方程自由度 自由度 显著性 1 2 RF F 0.01 好a 1 0.6 1 15 22.57 8.68 xy=- 3+0.73 x 11一般 b 1 xy=- 4.38+0.61 x0.47 1 15 13.5 8.68 2 2 x, x, x, xy=3.64+0.007 x- 0.95 x- 0.07 x+0.84 xc 4 0.98 6 4 95.43 15.21 特好 2345 2345 d 4 0.98 6 4 65.74 15.21 x, x, x, xy=- 3.89+0.003 x- 0.42 x+0.06 x+0.76 x1346 1346 较好 很好 e 6 x, x, x, x, x, xy=8.17+0.70 x+0.12 x+0.01 x- 1.02 x- 0.86 x+0.72 x0.99 4 6 82.81 9.15 123456 123456 注为地面温度随 高度处气温变化的数据回归分析结果为地面温度随 高度处气温变化的数据回归分析结果为地面温度随地面温: a 2 m ; b 1 m ; c 度与辐射风速处气温湿度的数据经回归分析后的结果为地面温度与辐射风速处气温湿度的数据回归分析结果为地面温 1 m ; d 2 m ; e 、、、、、、 处气温处气温辐射风速处湿度和 湿度数据回归分析结果下表同包括 ( 2 m 、1 m 1 m 2 m ) 、、、。。度与各气象因子 表面有雪积雪 厚 度 在 土 壤处 于 冻 结 状 态气温湿度的线性关系很明显地面温度与所有气象因子一 3.3 ( 5,40 cm) , 、, 地面温度与气象因子的关系 表表明在表面有雪土壤 4 , , 般而地面温度与 处气温的线性关系最明显地面温度 。2 m , 与 处气温的线性关系明显与其他的气象因素无明显 于 冻 结 状 态 的 过 程 中 地 面 温 度 与 辐 射 速 处 气 风1 m , 、、1 m 处 处地面温度与辐射风速下转 第 页, 、、2 m 温湿度的线性关系较明显( 10466 ) 、 社1982. , 或整只胴体检验 新 鲜 度 时应 以 胴 体 的 后 作 检 样 较为, 1/2 王永坤周阳生肉食品微生物学检验南京江苏农学院[3] , .[M].: , 1982. 合适。 蒋云升三拼工艺卫生探讨中国烹饪研究[4] .[J]., 1993( 2) : 42- 45. 参考文献 孟昭赫食品卫生检验方法注解微生物学部分北京人民卫生出: [5] .[M].食品卫生法汇编北京科技市场报社中国食品报社[1] 《》.[M].:《》, 1983. 版社, 1990.斯佩克食品微生物学检验方法提要北京人民卫生出版[2] M L .[M].: [6] PEARSON A M, DUTSON T R.Advances in meat rescarch!volume 2! meat and poultry microbiology[M].AV: Avi Publishing Company, 1986. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 页上接 第 ( ) 10462 表 数据的回归分析结果4 2 图 号 自变量个数自变量回归方程显著性自由度 自由度 R1 2 F FF 0.050.01 特好a 1 0.62 1 21 34.08 4.32 8.02 xy=- 3.34+0.45 x 11 好b 1 xy=0.5+0.08 x0.54 1 21 25.07 4.32 8.02 2 2 较好 c 4 x, x, x, xy=- 11.17+0.003 x+0.22 x+0.14 x+0.66 x0.83 22 4 27.11 5.80 13.98 2345 2345 x, x, x, xy=- 9.76+0.005 x+0.18 x+0.12 x+0.66 xd 4 0.85 22 4 31.37 5.80 13.98 很好 1346 1346 一般 e 6 x, x, x, x, x, xy=- 6.79+1.91 x- 1.31 x+0.01 x+0.33 x- 0.44 x+0.51 x0.87 20 6 22.22 3.87 7.40 123456 123456 注表中为当地面有雪土壤处于冻结状态时地面温度随气象因子变化的数据回归分析结果 : , 。素有气温辐射风速湿度气温和下垫面条件而且地面、、、、, 线性关系温度与气象因子呈线性关系不同的条件线性方程不同同 。, 。 时还发现在气象因素相同的条件下下垫面为雪盖的比下 表面无雪土壤处于融化状态地面温度与气象因子的, 3.4 , 垫面为裸土地面温度波动范围小而在下垫面相同的条件 。 表明在表面无雪土壤处于融化状态的过程中关系表 5 , , 下土壤在冻结过程中比土壤在融化过程中地面温度的波 , 地面温度与辐射风速或 处气温湿度的线性关系、、1m 2m 、 动范围小在不同下垫面条件下通过地面温度与 处气 。, 1 m 很明显与所有气象因子的线性关系也不错而地面温度与, 。 温地面温度与 处气温回归方程的斜率大小进行分析 、2 m 处气温 的 线性 关 系 最 明 显与 其 他 单个 气 象 因 子 无 明 1 m , 可知对于同一个气象因子在冻结期表面无雪时处 , , 1、2 m 显的线性关系。 气温对地面温度的影响大关于多个气象因子对地面温度。 试验结果表明在土壤冻融过程中影响地面温度的因, 表 数据的回归分析结果5 2 图号 自变量个数自变量回归方程显著性自由度 自由度 R1 2 F FF 0.050.01 特好a 1 0.84 1 8 42.91 5.32 11.26 xy=0.44+0.08 x 22很好 x, x, x, xy=- 9.76+0.005 x+0.18 x+0.12 x+0.66 xb 4 0.76 4 4 32.48 6.39 15.98 345 2345 c 4 0.68 4 4 32.48 6.39 15.98 很好 x, x, x, xy=- 9.41- 0.07 x+1.65 x+0.09 x+0.27 x1346 1346 较好 e 5 x, x, x, x, x, xy=- 8.76+0.06 x- 0.002 x+0.41 x- 0.43 x+0.56 x0.81 2 6 13.09 5.14 10.92 123456 23455 的影响通过对比可知在表面无雪土壤处于冻结期时地 计算这对于仪器设备额缺乏或无实测资料的地区有重要 , , , , 意义该研究所建立的不同下垫面条件下的回归曲线相关 面温度受辐射风速和 处气温湿度的影响最大。、、1 m 2 m 、; 在表面有雪土壤处于冻结期时地面温度受辐射风速性很高不仅可以用于与研究基地条件相似的地区计算雪 , , 、、1 , 和 处气温湿度的影响次之在表面无雪土壤处于 面或地面温度也可供其他地区参考m 2 m 、; , , 。 融化期时地面温度受辐射风速和 处气温湿度 , 、、1 m 2 m 、 参考文献的影响最小。 施雅风中国冰川与环境北京中国科学 现在过去和未来[1] .——、[M].: 出版社, 2000. 安维默用 管理和分析数据北京人民邮电出版社 [2] .Excel [M].: , 2003. 结论4 徐学祖王家澄张立新冻土物理学北京中国科学出版社[3] , , .[M]: , 雪面温度和地面温度受气温辐射风速湿度等因 ( 1) 、、、2001. 素以及下垫面情况的影响在气象因素相同的条件下下垫 。, 李韵珠李宝国土壤溶质运移北京中国科学出版社[4] , .[M].: , 1998. 面为雪盖的比下垫面为裸土地面温度波动范围小而在下 。杨针娘刘新仁中国寒区水文北京中国科学出版社[5] , .[M].: , 2000. 垫面相同的条件下土壤在冻结过程中比土壤在融化过程 , 胡和平冻结条件下土壤水热耦合运移的初步研究北京清华大 [6] .[D].: 中地面温度的波动范围小。 学, 1990. 何平程国栋朱元林土体冻结过程中的热质迁移研究进展冰 [7] , , .[J].由于雪面温度地面温度的观测比较麻烦建立了 ( 2) 、, 川冻土, 2001, 23( 1) : 92- 98. 其与气象因子之间的关系曲线以后就可以通过气象因子, 杨诗秀土壤冻结状态下水热耦合的数值计算清华大学学报, [8] .[J]. 1987( 3) : 20- 27.#""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""# GB/T 7714- 2005 专著中析出文献的著录格式 析出文献主要责任者析出文献题名文献类型标志析出文献其他责任者专著主要责任者专著题名其他题名信息版本项出. []. ?.: . . 版地: 出版者, 出版年: 析出文献的页码引用日期获取和访问路径 []..示例 : 程根伟年长江洪水的成因与减灾对策研究许厚泽, 赵其国长江流域洪涝灾害与科技对策北京: 科学出版社, : [1] . 1998 [M]?. .199932- 36. 钟文发非线性规划在可燃毒物配置中的应用赵玮运筹学的理论与应用中国运筹会第五届大会论文集西安西安电子科 [2] . [C]?. : . : 技大学出版社, 1996: 468- 471. [3] WEINSTEIN L. SWERTZ M N. Pathogenic properties of invading microorganism [M]?SODEMAN W A, Jr., SODEMAN W A. Pathologic physiology: mechanisms of disease. Philadelphia: Saunders, 1974: 745- 772. #""""""""""