雪面温度与地面温度的预测研究（可编辑）

雪面温度与地面温度的预测研究（可编辑） 雪面温度与地面温度的预测研究 安徽农业科学袁允燥怎则灶葬造 燥枣 粤灶澡 怎蚤 粤早则蚤援 杂糟蚤援 圆园园7袁35渊32冤院10461-10462袁10466 责 任编辑 张杨林 责任校对王淼 雪面温度与地面温度的预测研究 邹艳丽袁陈晓飞 袁王铁良袁杨国范 渊沈阳农业大学水利学院袁辽宁沈阳 110161冤 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 尧 袁 对其相互关系进行了研究袁确定了雪面和地面温度与不同气象因子的回归 方程袁其中多数相关性很好遥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遥 关键词 雪面温度曰地面温度曰回归方程 中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 0517-6611渊 2007冤 32-10461-02 Study on the Forecast of the Surface Temperature of Snow and Soil ZOU Yan蛳 li et al College of Water Conservancy, Shenyang Agricultural University, Shenyang,Liaogning 110161 Abstract The snow surface temperature and ground surface temperature of fluvo-aquic brown soil and corresponding related meteorological factors in Shenyang area were long蛳 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 words Snow surface temperature; Soil surface temperature; Regression equation 在寒区袁冬季降水以雪的形式为主袁形成季节性雪盖遥 图 1给出的是雪 面温度随多个气象因子渊包括 2m和 季节性冻土在中国分布广泛 约占国土总面积的 其 处气温辐射风速 处和 处湿度变化的散点图 袁 50%袁 1m 尧 尧 尧1m 2m 冤 遥 2 大部分在冬季被较厚的季节性积雪所覆盖 雪盖的作用视 遥 0 降雪季节及其厚度而异袁在中国沈阳地区,降雪主要是在冬 -2 季袁雪盖除对地表起着保温的作用外袁同时还在季节性冻土 -4 的冻融过程中起着显著作用 笔者进行了一些野外试验 并 遥 袁 -6 -8 描述了雪盖对季节性冻土的影响情况 试图从理论的角度 袁 -10 分析空气温度尧太阳辐射尧风速尧湿度对沈阳地区季节性冻 -12 土的冻融过程中雪面尧地面温度的影响及其变化关系遥 -14 试验区概况 1 -16 试验基地位于辽宁省沈阳市东陵区 沈阳农业大学水 -18 渊 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 利学院综合试验基地冤遥沈阳市地处欧亚大陆东岸袁中纬度 气象因子 地带袁气候类型属于温带大陆性季风气候遥年平均气温为 注院殷为 2m处气温椅益渊 x冤曰阴为 1m处气温椅益渊 x冤曰吟为辐射椅 1 2 冬季寒冷 平均气温 最低气温 的日期平 8.1益袁 袁 -9.1 益遥 臆0益 2 W/m渊 x冤曰伊为风速椅m/s渊 x冤曰*为 1m处湿度渊 x冤曰+为 2m处湿 3 4 5 度渊 x冤曰以下无特殊说明符号对应变量的关系及单位不变遥 均为 寒冷期较长 试验共设 个测区 依次命名为 6 51d袁 遥 3 袁 1 图 1 雪面温度与气象因子的散点图 区尧2区和 3区袁每个测区的大小均为 3m伊3m袁由厚度为 10 cm的保温板围成袁围墙高 0.6m袁可以阻隔每个测区与外界 图 1尧表 1 表明袁在对比单个气象因子对雪面温度的影 环境在水平方向上的热质交换 采用 气象 生态 响时得出雪面温度与 处气 温的相关性最好 与 处 遥 TRM蛳 ZS1 尧 1m 曰 2m 环境监测系统自动记录气温 风速 风向 空气湿度 净辐射 气温的相关性次 之 与风速及多个气象因子的相关性也不 尧 尧 尧 尧 曰 和不同深度的土壤温度遥 用冻土器人工测量各区的土壤冻 错遥在对比多 个气象因子对雪面温度的影响时袁得出辐射尧 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 遥 尧1m 2m 尧 遥 含水率剖面 试验经历了一个冻融循环 年 月 此 在雪面温度资料缺乏时 可以通过气象因子 尤其是 遥 渊 2003 12 耀2004 袁 袁 袁 2 年 月 年 月 日在测区 人工堆雪分别至 处空气温度或 处空气温度计算雪面温度 对湿度 5 冤院2004 2 2 1尧2尧3 m 1m 遥 尧 60尧40和 20 cm厚曰2月 22日袁测区 1尧2尧3中的雪堆均至 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 cm厚遥 律性高的回归方程遥 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 笔者主要以 2区观测资料为主袁其中地温数据节选了从 3.1 不同下垫面条件下地面温度与气象因子的关系 图 2003年 12月 13日至 2004年 4月 9日的日平均地温尧9院00 2尧表 2表明袁在不同的上垫面条件下地面温度与 2m处气 地温 日平均气温 气温 地面以上 和 处空气温 温的相关性很明显 处气温的相关性最明显 与风速相 尧 9院00 尧 1 2m 袁1m 袁 度 和 处湿度风速辐射数据节选了从 年 月 关性也不错 因此当 处气温或 风速中任意一个值确 尧1 2m 尧 尧 2004 1 遥 1尧2m 定时 可以通过具体的方程确定相应的地面温度值通过对 22日至 2004年 3月 9日的实测数据遥 袁 遥 其他因子数据的分析表明袁 在不同的上垫面条件下地面温 基金项目 国家自然科学基金资助项目 渊 40272102冤遥 度与辐射尧湿度之间不存在明显的线性关系遥 作者简介 邹艳丽 女 辽宁开原人 硕士研究生 研究方向 渊 1980-冤袁 袁 袁 袁 院 积雪融雪过程 通讯作者 教授 遥 袁 遥 收稿日期 圆园园7蛳 04蛳 19年 10462 安徽农业科学 2007 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 R 自由度 1 自由度 2 F F 显著性 0.01 a 6 x 袁x 袁x 袁x x 袁x y-6.79+1.91 x -1.31 x +0.01 x +0.33 x -0.44 x +0.51 x 0.87 20 6 22.21 7.40 较好 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 b 1 x y-4.18+0.55 x 0.66 1 34 65.07 7.38 特好 2 2 c 1 x y-4.22+0.54 x 0.61 1 34 53.23 7.38 很好 1 1 d 1 x y-9.86+2.24 x 0.47 1 34 30.54 7.38 好 4 4 较好 e 4 x袁x袁x袁x y-11.17+0.003 x +0.22 x +0.14 x +0.66 x 0.83 22 4 27.11 14.06 3 4 1 6 3 4 1 6 f 4 x袁x袁x袁x y-9.76+0.005 x +0.18 x +0.12 x +0.66 x 0.85 22 4 31.37 14.06 较好 3 4 2 5 3 4 2 5 2 注院x为2m处气温椅益曰x为 1m处气温椅益曰x为辐射椅W/m曰x为风速椅m/s曰x为 1m处湿度椅%曰x为 2m处湿度椅%曰以下如无特殊说明 1 2 3 4 5 6 自变量代表的因子顺序不变遥a为雪面温度随多个气象因子渊包括 2m处气温尧1m处气温尧辐射尧风速尧1m处湿度和 2m处湿度冤变化的数据 经回归分析后的结果曰b袁c袁d为是雪面温度随单一气象因子渊包括 1m 和2m处气温和风速冤变化的数据经回归分析后的结果曰e为雪面温度 与辐射尧风速尧2m处气温尧湿度的数据经回归分析后的结果曰f为雪面温度与辐射尧风速尧1m处气温尧湿度的数据经回归分析后的结果遥 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 袁 遥 关系 表 3表明袁在表面无雪土壤处于冻结状态的过程中地 与 2m处气温线性关系明显袁而地面温度与 1m处气温线性 面温度与辐射尧风速尧1m处气温尧湿度线性关系最明显袁地 关系一般袁地面温度与辐射袁地面温度与风速袁地面温度与 面温度与辐射 风速 处气温 湿度线性关系很明显 地 处湿度 地面温度与 处湿度没有良好的线性关系 尧 尧2m 尧 袁 1m 袁 2m 遥 5 5 5 渊 a冤 渊 b冤 渊 c冤 0 0 0 -5 -5 -5 -10 -10 -10 -15 -15 -15 -20 -20 -20 6 -20 -16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 高空温度 高空温度 风速 2m 椅益 1m 椅益 椅m窑 s 5 5 渊 d冤 渊 e冤 5 0 渊 f冤 0 0 -5 -5 -5 -10 -10 -10 -15 -15 -15 -20 -20 -20 -200 -100 0 100 200 300 400 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 2 辐射椅W/m 1m湿度椅% 2m湿度椅% 注院阴为表面有雪土壤处于冻结状态曰殷为表面无雪土壤处于冻结状态曰 吟为表面无雪土壤处于融化状态遥 图 2 地面温度与气象因子散点图 表 2 数据回归分析结果 2 图号 自变量个数 自变量 回归方程 自由度 自由度 显著性 R 1 2 F F 0.01 a 1 x y-3.88+0.56 x 0.70 1 43 100.98 7.31 很好 1 1 特好 b 1 x y-3.87+0.56 x 0.73 1 43 117.17 7.31 2 2 c 1 x y-10.26+2.34 x 0.49 1 43 40.85 7.31 较好 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 院a 2m 曰b 1m 曰c 面温度随风速变化的数据经回归分析后的结果遥 表 3 数据的回归分析结果 2 图号 自变量个数 自变量 回归方程 R 自由度 1 自由度 2 F F 显著性 0.01 好 a 1 x y-3+0.73 x 0.6 1 15 22.57 8.68 1 1 b 1 x y-4.38+0.61 x 0.47 1 15 13.5 8.68 一般 2 2 特好 c 4 x袁x袁x 袁x y3.64+0.007 x -0.95 x -0.07 x +0.84 x 0.98 6 4 95.43 15.21 2 3 4 5 2 3 4 5 d 4 x袁x袁x 袁x y-3.89+0.003 x -0.42 x +0.06 x +0.76 x 0.98 6 4 65.74 15.21 较好 1 3 4 6 1 3 4 6 很好 e 6 x袁x袁x 袁x 袁x 袁x y8.17+0.70 x +0.12 x +0.01 x -1.02 x -0.86 x +0.72 x 0.99 4 6 82.81 9.15 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 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 院a 2m 曰b 1m 曰c 度与辐射尧风速尧1m处气温尧湿度的数据经回归分析后的结果曰d为地面温度与辐射尧风速尧2m处气温尧湿度的数据回归分析结果曰e为地面温 度与各气象因子渊包括 2m处气温尧1m处气温尧辐射尧风速尧1m处湿度和 2m湿度冤数据回归分析结果遥下表同遥 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 渊 5耀40 cm冤袁 尧 袁 地面温度与气象因子的关系 表4表明袁在表面有雪袁土壤 般遥而地面温度与2m处气温的线性关系最明显袁地面温度 处于冻结状态的过程中地面温度与辐射尧风速尧1m处气 与 1m处气温的线性关系明显袁与其他的气象因素无明显 温湿度的线性关系较明显 地面温度与辐射 风速 处 下转第 页 尧 袁 尧 尧2m 渊 10466 冤