五道沟地区1971—2020年地温月尺度变化及其对气温的响应

摘要

【目的】研究五道沟地区1971—2020年0~320 cm土层月平均地温变化及其对气温的响应。【方法】利用五道沟水文实验站1971—2020年月平均气温和月0~320 cm(0、10、40、80、160、320 cm)土层地温资料,采用线性倾向估计、M-K检验以及Morlet小波分析等方法,分析了该地区1971—2020年0~320 cm土层温度月尺度变化规律及其对气温的响应。【结果】①五道沟实验站1971—2020年各土层地温趋势变化,除6—9月,其余月份均呈增加的趋势,最大增幅在3月,最小增幅在10月;0~160 cm土层地温总体呈上升的趋势,0 cm增幅最大,160 cm增幅最小,320 cm总体呈下降趋势。②利用小波分析可知各层年均地温具有明显的3~6、8~12 a和15~25 a周期变化,其中以3~6 a和8~12 a尺度为主周期。③M-K突变检验表明,0、10、80、160 cm和320 cm各层年均地温均发生突变,突变的年份分别在2013、2016、2019、2017年和1972年,其中0、10 cm和80 cm土层突变后地温显著性上升。④不同深度的月平均地温对气温变化的响应存在明显的差异,0~80 cm地温对气温变化较为敏感;160 cm地温对气温变化敏感性较弱;320 cm地温基本不受气温变化影响。0~160 cm各层年平均地温间的相关性较好;320 cm地温与其余层地温相关性较差。【结论】各层月平均地温总体呈上升的趋势,不同月份地温具有不同的变化趋势;各层年平均地温序列具有明显的突变以及周期变化特征;随着土层深度的增加各层月平均地温与气温的相关性逐渐减小。