倪敏莉韓樂(lè)瓊趙魯強(qiáng)

（1 中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京 100081；2 象輯知源科技有限公司，北京 100081）

全國(guó)80cm地溫分布特征和基于太陽(yáng)輻射的預(yù)測(cè)方法

倪敏莉1韓樂(lè)瓊2趙魯強(qiáng)1

（1 中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京 100081；2 象輯知源科技有限公司，北京 100081）

利用2001—2010年全國(guó)80cm層的逐日平均地溫資料，分析了全國(guó)地溫的時(shí)空分布規(guī)律；同時(shí)結(jié)合太陽(yáng)輻射資料，分析太陽(yáng)輻射和地溫的相關(guān)性；將太陽(yáng)輻射作為預(yù)報(bào)因子，構(gòu)建地溫預(yù)報(bào)模型。結(jié)果表明，各海拔高度的地溫呈現(xiàn)相同的季節(jié)變化，在夏季達(dá)到波峰，春季降到波谷，并且多年演變趨勢(shì)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；經(jīng)30日滑動(dòng)平均處理后太陽(yáng)輻射與滯后60日的地溫相關(guān)性較好，以此構(gòu)建的地溫預(yù)報(bào)模型能夠較好地預(yù)報(bào)出地溫的周期波動(dòng)性，并且預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高。

80cm地溫、太陽(yáng)輻射、預(yù)報(bào)模型、滑動(dòng)平均

0 引言

構(gòu)成地球氣候系統(tǒng)運(yùn)作的重要機(jī)制是陸－氣相互作用。在陸－氣相互作用中，土壤溫度和濕度對(duì)上層大氣的變化有著重要的影響。同時(shí)，土壤溫度不僅與上層大氣有著交互作用，還影響著種子的萌發(fā)、根系的發(fā)育等土壤內(nèi)的生物過(guò)程。近年來(lái)，隨著氣候變暖現(xiàn)象的加劇，研究學(xué)者們多將重心放在研究我國(guó)氣溫和降水等要素的分布及其變化，通過(guò)統(tǒng)計(jì)及構(gòu)建物理模型，運(yùn)用模式預(yù)測(cè)等多種方法提高了預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。但對(duì)影響大氣環(huán)流的地溫研究卻較少，部分研究表明，地溫的變化受太陽(yáng)輻射平衡及土壤熱量平衡的共同影響，在不同經(jīng)緯度和不同季節(jié)以及土壤組成不同的地區(qū)有著明顯的差別。

我國(guó)地溫站點(diǎn)分布相對(duì)氣溫觀測(cè)站來(lái)說(shuō)相對(duì)較少，部分地區(qū)近10年才開(kāi)展地溫觀測(cè)，且在2000年前，大部分站點(diǎn)只觀測(cè)了淺層（0～20cm）地溫。1980年以前，全國(guó)淺層地溫站點(diǎn)不足1000個(gè)，且多集中分布于東北、山西等煤礦產(chǎn)地。1980年后，我國(guó)逐漸發(fā)展深層地溫研究，部分氣象站點(diǎn)開(kāi)始增加深層地溫的觀測(cè)。2000年后，除了西藏、新疆等偏遠(yuǎn)地區(qū)，全國(guó)各地都有了代表性的地溫站點(diǎn)。

杜軍等[1]研究了近45年拉薩地區(qū)地溫變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)拉薩淺層（40cm）和深層（80cm）地溫均呈極為顯著的升高趨勢(shì)，提出了通過(guò)鄰近站線性回歸方法 、差值法或平均值法進(jìn)行填補(bǔ)，使其趨勢(shì)完整，從而更好地進(jìn)行分析。陳成國(guó)等[2]對(duì)1961—2010年德州市地面及各深層地溫的變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明地面溫度及各深層地溫均有增溫趨勢(shì)，明顯增溫主要出現(xiàn)在冬季，而夏季多為降溫。王忠偉等[3]則通過(guò)均值法和線性傾向估計(jì)法分析了新疆輸油管道沿線160cm地溫與氣溫的變化關(guān)系，結(jié)果表現(xiàn)出輸油管道沿線的160cm地溫呈北低南高的態(tài)勢(shì)，也得到了地溫隨年代際上升的趨勢(shì)。李帥等[4]分析了黑龍江省春季淺層地溫、氣溫變化特征，并利用該省逐日氣溫、20cm地溫資料建立春季淺層地溫預(yù)報(bào)模型。陳鵬獅等[5]利用遼寧省近50年的0和5cm地溫及平均氣溫資料，分析了0cm地溫和氣溫，地－氣溫差的季節(jié)、年際和年代際變化特征，并建立了春播期5cm地溫預(yù)測(cè)模型。上述研究均為針對(duì)某省范圍的地溫研究。呂紅玉等[6]通過(guò)分析1981—2010年黑龍江佳木斯氣象站40～320cm的月平均地溫資料，研究了三江平原的地溫變化規(guī)律期氣候突變等特征，定量給出地溫升幅為0.496～0.574℃；其中，夏季升幅最大，月平均地溫呈波形變化，振幅隨深度增加而減小。強(qiáng)玉柱等[7]分析了天水市近50年淺層地溫變化及對(duì)氣候變化的影響特征，得出淺層各季節(jié)及年平均地溫均顯著升高，5和20cm平均地溫對(duì)氣候變暖更敏感的結(jié)論。高振榮等[8]對(duì)河西走廊地區(qū)深層地溫的研究表明：近31 年來(lái)河西走廊地區(qū)80、160、320cm深層地溫均呈顯著的波動(dòng)上升趨勢(shì)，存在3年波動(dòng)周期，隨著深度的增加，氣溫與地溫的相關(guān)性略有降低。阿布都克日木·阿巴司等[9]對(duì)新疆喀什市的深層地溫進(jìn)行了研究，表明近30年來(lái)，喀什市各深層地溫的年均值呈明顯的階段性特征，80和160cm深層地溫年均值在1985和2009年發(fā)生了突變，3.2m深層地溫年均值在1985和2008年發(fā)生了突變。高學(xué)芹等[10]利用濰坊市1980—2014年80～320cm地溫資料研究濰坊深層地溫對(duì)氣候變化的響應(yīng)，結(jié)果表明隨著深度的增加，氣溫與各層地溫的相關(guān)性略有降低，這是深層地溫變化存在滯后性所致，降水量對(duì)各深層地溫影響不大。這些研究都說(shuō)明了不同季節(jié)、不同地域深層地溫對(duì)氣候變化的響應(yīng)程度是不同的。此外，趙紅巖等[11]研究了夏季西太平洋副熱帶高壓位置與地溫變化的關(guān)系，副熱帶高壓脊線的位置與中國(guó)深層地溫的關(guān)系非常明顯，在100°—115°E、30°—45°N地區(qū)呈現(xiàn)高相關(guān)性。上述研究都支持地溫隨年代際增暖，并且與氣溫及其他環(huán)流因子關(guān)系明顯[12-13]。

基于之前的研究多數(shù)集中于局部地區(qū)，沒(méi)有對(duì)全國(guó)的地溫分布進(jìn)行過(guò)研究，本文試圖通過(guò)對(duì)全國(guó)測(cè)站觀測(cè)到的2001—2010年逐日80cm處的地溫進(jìn)行分析，得到其季節(jié)變化、年際變化及年代際變化的趨勢(shì)。并根據(jù)其與太陽(yáng)輻射的關(guān)系構(gòu)建地溫預(yù)報(bào)模型，從而預(yù)報(bào)逐日的地溫。

1 資料與方法

1.1 資料選取

本文選取的資料來(lái)自于中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心提供的全國(guó)地溫80cm層的站點(diǎn)資料及全國(guó)站點(diǎn)的太陽(yáng)輻射資料。之所以選用80cm的地溫資料，主要是因?yàn)樵?001—2010年有觀測(cè)的地溫站點(diǎn)中80cm地溫比160cm的站點(diǎn)多82個(gè)，且該層地溫站點(diǎn)不缺測(cè)天數(shù)在2920天（即8年）以上的站點(diǎn)也比160cm的更多。因此，80cm層的資料相對(duì)于160cm層的地溫更全，受深層地?zé)嵊绊懴鄬?duì)較少，同時(shí)又受地面氣象要素的影響較多，氣象因子對(duì)它的影響較大，更方便找到預(yù)報(bào)因子。

1.2 數(shù)據(jù)處理

本文選取2001年1月1日—2010年12月31日逐日地溫?cái)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，全國(guó)80cm地溫不缺測(cè)天數(shù)在2555天（即7年）以上的地溫站點(diǎn)總共有729個(gè)，但部分站點(diǎn)并不是從2001年就開(kāi)始觀測(cè)或者觀測(cè)沒(méi)有持續(xù)到2010年。對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的起始和結(jié)束年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，剔除掉觀測(cè)長(zhǎng)度不足10年的站點(diǎn)，剩下112個(gè)站點(diǎn)的地溫資料。在這剩下的站點(diǎn)資料中，仍然存在較為明顯的缺測(cè)情況，因此，根據(jù)缺測(cè)情況的不同進(jìn)行了填補(bǔ)：對(duì)于連續(xù)缺測(cè)在10天以內(nèi)的，以前后10天的滑動(dòng)平均來(lái)填補(bǔ)；連續(xù)缺測(cè)在10天至1個(gè)月以內(nèi)的，以前10天和后10天未缺測(cè)值的斜率平均值做填補(bǔ)。

1.3 預(yù)報(bào)模型

一元回歸模型主要用2001—2009年的地溫值作為擬合時(shí)段，與預(yù)報(bào)因子計(jì)算相關(guān)系數(shù)，從而構(gòu)建一元回歸預(yù)報(bào)模型。

式中，y是地溫預(yù)報(bào)值，a是預(yù)報(bào)系數(shù)，b是回歸參數(shù)。用最后一年的預(yù)報(bào)因子x代入該公式中計(jì)算2010年的地溫預(yù)報(bào)值，并對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果做評(píng)測(cè)。

2 地溫分布特征

進(jìn)行地溫資料填補(bǔ)后，根據(jù)112個(gè)站點(diǎn)海拔高度（h）的不同將其分成7組。對(duì)于h≤100m以下的站點(diǎn)，在華北、江南、華南地區(qū)分別選取2個(gè)站點(diǎn)；對(duì)于100＜h≤500m、500＜h≤1000m、1000＜h≤1500m及h＞1500m的站點(diǎn)中分別選取2個(gè)站點(diǎn)，最終得到14個(gè)代表站點(diǎn)，詳見(jiàn)表1。

表1 14個(gè)代表站點(diǎn)Table1 Information from 14 representative stations

根據(jù)14個(gè)代表站點(diǎn)的地溫隨時(shí)間演變（圖1，因篇幅限制僅展示其中6個(gè)站點(diǎn)）分析發(fā)現(xiàn)，盡管地理位置不同、海拔高度不同，但是地溫變化表現(xiàn)出相同的波動(dòng)性：年際變化呈現(xiàn)明顯的振蕩；季節(jié)變化則表現(xiàn)出夏季最高，在夏中到達(dá)波峰，隨后開(kāi)始下降，到冬末初春達(dá)到一年的最低值，隨后開(kāi)始上升；趨勢(shì)線表現(xiàn)出地溫的年代際變化趨勢(shì)是增長(zhǎng)的，不同的海拔高度，增長(zhǎng)趨勢(shì)不同。高海拔的地區(qū)增長(zhǎng)趨勢(shì)相對(duì)明顯。

3 地溫預(yù)報(bào)模型

太陽(yáng)輻射是地氣系統(tǒng)的主要熱源，地球的熱力平衡關(guān)系受太陽(yáng)輻射的影響。近年來(lái)，一些研究[14]指出太陽(yáng)輻射是影響氣象要素變化的重要因素，通過(guò)分析氣溫和太陽(yáng)輻射的分布特征，指出太陽(yáng)輻射和氣溫呈現(xiàn)之后一年的正相關(guān)；申彥波等[15]在研究中也指出太陽(yáng)輻射對(duì)地溫有著顯著的影響。在本研究中，對(duì)全國(guó)2000年1月1日—2009年12月31日的太陽(yáng)輻射資料進(jìn)行了整理，根據(jù)輻射資料完整性，結(jié)合地溫資料的缺失情況，最終確定了56個(gè)站點(diǎn)（圖2）的地溫及輻射資料可用，文中構(gòu)建地溫預(yù)報(bào)模型的地溫站也是基于該56個(gè)站點(diǎn)來(lái)完成。

圖1 2001—2010年6個(gè)站點(diǎn)的日平均地溫變化趨勢(shì)Fig.1 Daily mean earth temperature variations from 2001 to 2010 at six stations

圖2 56個(gè)站點(diǎn)分布圖Fig.2 Locations of the 56 stations

最終選定的56個(gè)地溫站點(diǎn)，除了西藏、東北以及福建沿海外，全國(guó)大部都有分布，其中四川南部和云南北部分布較少，長(zhǎng)江中下游及華中等地區(qū)分布較密集。除了地形地貌、人口及經(jīng)濟(jì)因素導(dǎo)致深層地溫觀測(cè)站點(diǎn)分布不均勻外，輻射站點(diǎn)分布較為稀疏也對(duì)站點(diǎn)的最終選擇有較大影響。對(duì)于東北地區(qū)，站點(diǎn)本身建站時(shí)間較短且缺測(cè)相對(duì)嚴(yán)重，同時(shí)由于氣候原因，冬季氣溫偏低，對(duì)地下管道的鋪設(shè)和維修等業(yè)務(wù)有較大影響，因此該處地溫的預(yù)報(bào)在實(shí)際工作中使用較少。基于上述理由，最終沒(méi)有挑選東北地區(qū)的站點(diǎn)。但隨著后期地溫和輻射站點(diǎn)的增加，在業(yè)務(wù)運(yùn)行中，可以著重對(duì)東北、西藏等站點(diǎn)分布稀疏的地區(qū)進(jìn)行地溫預(yù)測(cè)研究，從而推動(dòng)地溫分布全國(guó)研究的進(jìn)展。

對(duì)這56個(gè)地溫站點(diǎn)同期的地溫資料和輻射資料進(jìn)行對(duì)比研究（圖3，僅顯示4個(gè)站點(diǎn)）發(fā)現(xiàn)，雖然輻射波動(dòng)相比地溫波動(dòng)明顯較多、日變化也較大，但是二者的年際變化表現(xiàn)出相似的特征。對(duì)單個(gè)站點(diǎn)的地溫及其輻射資料（圖4）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)地溫和輻射都有明顯的1年波動(dòng)周期。地溫在每年的夏中達(dá)到波峰，而輻射則在春季出現(xiàn)波峰。

基于地溫和輻射二者變化的關(guān)系，對(duì)輻射資料作30日滑動(dòng)平均，并計(jì)算它與地溫的相關(guān)系數(shù)（圖5），發(fā)現(xiàn)輻射對(duì)滯后60日的地溫影響最強(qiáng)烈，二者達(dá)到波峰波谷的時(shí)間幾乎是完全對(duì)應(yīng)的?；诖耍瑢?duì)太陽(yáng)輻射做30天滑動(dòng)平均，并且取在時(shí)間上比地溫提前兩月的輻射資料作為預(yù)報(bào)因子。

圖3 4個(gè)站點(diǎn)逐日輻射和逐日地溫變化趨勢(shì)（紅色實(shí)線表示逐日地溫；黑色實(shí)線表示逐日輻射）（a）伊寧；（b）烏魯木齊；（c）焉耆；（d）吐魯番F(xiàn)ig.3 Variations of daily earth temperature and solar radiation during the period from 2001 to 2010 at four stations(Red solid lines denote daily earth temperature; Black solid lines denote daily solar radiation)(a)Yining；(b) Urumqi；(c)Yanqi；(d) Turpan

考慮到地溫演變呈現(xiàn)波動(dòng)性，經(jīng)過(guò)上述處理后，輻射值和地溫的波動(dòng)周期相同但振幅不同。為此提出一個(gè)新的一元回歸預(yù)報(bào)方法（圖6）：將地溫和輻射值自身的趨勢(shì)線作為分割，分為A、B（上下）兩個(gè)位相。以輻射的A位相作為地溫A位相的預(yù)報(bào)因子，以輻射B位相作為地溫B位相的預(yù)報(bào)因子，分別構(gòu)建兩個(gè)預(yù)報(bào)方程，公式（1）是常規(guī)的一元回歸方程，公式（2）是計(jì)算一元回歸方程截距的方程。公式（3）和（4）是本文構(gòu)建的兩個(gè)一元回歸方程的截距，通過(guò)兩個(gè)截距分別構(gòu)建了兩個(gè)預(yù)報(bào)方程。此后，對(duì)兩個(gè)方程做條件判斷：當(dāng)二者的值均小于（大于）地溫趨勢(shì)線時(shí)，預(yù)報(bào)值y值取二者中相對(duì)較大（較小）的那個(gè)；當(dāng)一個(gè)大于趨勢(shì)值，一個(gè)小于趨勢(shì)值時(shí)，y值等于二者的平均值。

圖4 伊寧站的逐日地溫和逐日輻射變化趨勢(shì)（紅色實(shí)線表示逐日地溫；黑色實(shí)線表示逐日輻射）Fig.4 Variations of daily earth temperature and solar radiation in 2001-2010 at Yining ( Red solid lines denote daily earth temperature; Black solid lines denote daily solar radiation)

圖5 30日滑動(dòng)平均的逐日輻射以及滯后60日的逐日地溫變化趨勢(shì)（紅色實(shí)線表示滯后60日的逐日地溫，黑色實(shí)線表示30日滑動(dòng)平均的逐日輻射）（a）伊寧；（b）烏魯木齊；（c）焉耆；（d）吐魯番F(xiàn)ig.5 Variations of the 60-day lagged daily earth temperature and solar radiation in 30 days moving average for 2001-2010 at four stations(Red solid lines denote the 60-day lagged daily earth temperature; Black solid lines denote daily solar radiation in 30 days moving average)(a)Yining；(b) Urumqi；(c)Yanqi；(d) Turpan

圖6 滯后60日的逐日地溫值和30日滑動(dòng)平均的輻射值的線性趨勢(shì)（粉色實(shí)線代表逐日地溫，以其本身的粉色趨勢(shì)線作為分割，可分為A、B兩部分；藍(lán)色實(shí)線代表逐日輻射，以其本身的藍(lán)色趨勢(shì)線作為分割，也可分為A、B兩部分）Fig.6 Linear trend of the 60-day lagged daily earth temperature and solar radiation in 30 days moving average for 2001-2010 (Pink solid lines denote daily earth temperature, divided into part A and part B; Blue solid lines denote daily solar radiation, divided into part A and part B)

以此公式預(yù)報(bào)的地溫值和實(shí)況地溫比較（圖7），可以看到2001—2009年的擬合階段擬合值（黑色）和實(shí)況值（紅色）非常接近，能很好擬合出波峰和波谷的位置，并且二者相差較小。同時(shí)，2010年地溫的預(yù)報(bào)值（黑色）和實(shí)況值（紅色）非常接近，完整體現(xiàn)了地溫的季節(jié)波動(dòng)。構(gòu)建的地溫預(yù)報(bào)模型很好地預(yù)報(bào)了地溫的變化情況。并且二者的變化呈現(xiàn)同步性，預(yù)報(bào)的地溫能較好地表現(xiàn)出實(shí)況地溫的季節(jié)變化和年際增長(zhǎng)。

利用2010年的資料，給出該方程預(yù)報(bào)的地溫和實(shí)況的相關(guān)系數(shù)（圖8），可以看出二者的相關(guān)性較高，56個(gè)站點(diǎn)均通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)。絕大多數(shù)站點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)在0.7以上，56個(gè)站點(diǎn)的平均相關(guān)系數(shù)為0.87。有兩個(gè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)相對(duì)較差有可能是因?yàn)楫?dāng)?shù)氐妮椛淙睖y(cè)值較多造成的。另外，對(duì)56個(gè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)和實(shí)況的均方根誤差進(jìn)行計(jì)算得到56個(gè)站點(diǎn)平均的均方根誤差為3.2。

圖7 4個(gè)站點(diǎn)日平均地溫?cái)M合及預(yù)報(bào)值與實(shí)況的對(duì)比（紅色實(shí)線表示地溫實(shí)況值，黑色實(shí)線在2001—2009年表示地溫?cái)M合值，在2010年表示地溫預(yù)報(bào)值）（a）伊寧；（b）烏魯木齊；（c）焉耆；（d）吐魯番F(xiàn)ig.7 Comparisons of fitting, forecast value and the observed value for daily earth temperature for 2001-2010 (Red solid lines denote observed value; Black solid lines denote fitting value in 2001-2009 and forecast value for 2010)（a）Yining；（b）Urumqi；（c）Yanqi；（d）Turpan

圖8 56個(gè)站點(diǎn)的預(yù)報(bào)值和實(shí)況值的相關(guān)系數(shù)Fig.8 The correlations between forecast values and observed values for various number of 56 stations

4 結(jié)論與討論

1）不同海拔高度的地溫均呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，并表現(xiàn)出一致的季節(jié)性波動(dòng)，夏季達(dá)到波峰，初春降到波谷。

2）太陽(yáng)輻射的逐日波動(dòng)雖然比地溫明顯很多，但表現(xiàn)出相似的季節(jié)性波動(dòng)，春季輻射達(dá)到波峰，冬季降到波谷。在對(duì)其做了30日滑動(dòng)平均后，其波形和滯后60日的地溫波形有較高的一致性，并表現(xiàn)出相似的年際變化。

3）根據(jù)太陽(yáng)輻射和滯后60日的地溫較高的相關(guān)系數(shù)，通過(guò)本文定義的新回歸預(yù)報(bào)方程，構(gòu)建出地溫預(yù)報(bào)方程。通過(guò)上述對(duì)該方程地溫預(yù)報(bào)的評(píng)測(cè)結(jié)果可以看出，該模型能較好地預(yù)報(bào)出地溫的逐日變化和季節(jié)變化趨勢(shì)。可用于后期的業(yè)務(wù)工作，該預(yù)報(bào)方程能提前一個(gè)月給出下月的地溫預(yù)報(bào)，在地溫業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中有較好的應(yīng)用性。

4）地溫的預(yù)報(bào)可根據(jù)輻射值通過(guò)一定的預(yù)報(bào)方程得到，但是輻射值的缺測(cè)會(huì)影響預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在日常生活中，輻射的觀測(cè)非常重要，輻射觀測(cè)值越精確，地溫預(yù)報(bào)結(jié)果越好。

雖然由輻射構(gòu)建的地溫預(yù)報(bào)方程有較好的效果，但是基于輻射數(shù)據(jù)的觀測(cè)站點(diǎn)不全，部分站點(diǎn)無(wú)法構(gòu)建預(yù)報(bào)方程。目前國(guó)內(nèi)已有基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)歷史輻射數(shù)據(jù)的反演，可以考慮對(duì)該類反演數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，再用來(lái)對(duì)地溫進(jìn)行預(yù)報(bào)。此外，因?yàn)檩椛鋽?shù)據(jù)受云量等影響較大，也可以采用各臺(tái)站每日4次的云觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行地溫的預(yù)報(bào)。

地溫的影響因素很多，除了輻射因子，地下水、土壤含水量與地溫之間也有一定的聯(lián)系，地下水位對(duì)地溫的影響存在臨界值，當(dāng)?shù)叵滤裆畛^(guò)臨界值時(shí)，地下水就對(duì)地溫不再具有影響作用[16]。

淺層地溫資料可以用作強(qiáng)震和旱澇形式分析。地殼運(yùn)動(dòng)將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，地溫升高，隨即出現(xiàn)旱象，地殼運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步加劇而導(dǎo)致爆發(fā)式能量釋放——地震，久旱后遂大澇，從而形成熱—旱—震—澇的模式。由于熱與震、旱澇相關(guān)性的不確定，僅能從幾年熱態(tài)變化趨勢(shì)給出未來(lái)2～5年震、旱、澇的基本形勢(shì)估計(jì)[17]。

另外，研究地溫的逐日變化和月、季、年長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)，對(duì)地下管道架設(shè)，深層煤礦、油氣分布研究及溫泉探測(cè)等方面有重要的指導(dǎo)意義。其歷史的變化特征及對(duì)逐日地溫的預(yù)測(cè)，在地下管道選址、施工及管道維護(hù)等方面有較重要的作用。后期在地溫預(yù)測(cè)開(kāi)展為業(yè)務(wù)化后，可為各大燃?xì)夤咎峁┫鄳?yīng)的咨詢和預(yù)警。另外，隨著深層地溫的觀測(cè)站點(diǎn)逐漸增加，可對(duì)局部地?zé)岙惓?chǎng)展開(kāi)類似的地溫研究，并給出局地地?zé)岙惓５念A(yù)測(cè)及預(yù)警，從而指導(dǎo)熱田等的勘探開(kāi)發(fā)工作，該部分工作需要對(duì)地?zé)岙惓＿M(jìn)行更深入的研究。

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Distribution Features of Earth Temperature at 80 cm in China and Prediction Method Based on the Factor of Solar Radiation

Ni Minli1, Han Leqiong2, Zhao Luqiang1
(1 Public Meteorological Service Centre of China Meteorological Administration, Beijing 100081 2 MLOG Group Inc, Beijing 100081)

Temporal and spatial distribution of earth temperature in China was analyzed based on the daily mean earth temperature at 80cm for 2001-2010. Meanwhile, the correlation of earth temperature with solar radiation was analyzed; the earth temperature prediction model was constructed by taking solar radiation as the predictor. The results show that earth temperature presents similarly seasonal variation in various depths, and reaches a ridge in summer then dropped to trough in the next spring. The long-term evolution demonstrated a rising tendency. We found that the correlation of the 60-day lagged earth temperature to the solar radiation become better after a 30-day moving average on each of the two series. Then, we constructed a prediction model to forecast the periodic fl uctuation of the earth temperature, and got a higher accuracy. Thus this model may be applied in the future.

80 cm earth temperature, solar radiation, prediction model, moving average

10.3969/j.issn.2095-1973.2016.06.007

2016年6月8日；

2016年11月11日

倪敏莉（1983—），Email: chilliren @136.com

趙魯強(qiáng)（1965—），Email: zhaolq@cma.gov.cn

資助信息：中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)專項(xiàng)基金（M2014020）