东北半干旱区退化草地土壤温度的日、季变化特征

东北半干旱区退化草地土壤温度的日、季变化特征 东北半干旱区退化草地土壤温度的日、季变 化特征 第27卷第4期 2008年8月 高原气象 PLATEAUMETEOROLOGY Vol_27No.4 August,2008 文章编号:1000—0534(2008)04—074卜O8 东北半干旱区退化草地土壤温度的 日,季变化特征 涂钢,刘辉志,董文杰. (1.吉林省气象科学研究所,吉林长春130062; 2.中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029; 3.北京师范大学,北京100875) 摘要:在国家基础研究发展 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 项目(973)"我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究"支持下, 吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验站于2002年1O月建成并正式开始观测,该站也是国 际协同加强观测计划(CEOP)观测网中36个地面站之一.本文利用2002年10月2005年12月高密 度连续观测资料,对退化草地下垫面土壤温度变化特征进行了分析.发现在东北半干旱地区,退化草 地O,10cm深处土壤温度日变化明显,2Ocm处日变化较弱(冬季无明显日变化),5Ocm以下无日变 化;土壤温度o,8OCITI存在明显的年变化周期,20cm以下位相滞后明显,土壤垂 直温度梯度经历一 个负一转换期一正一转换期一负的年循环.土壤冻结期约96天.太阳辐射是影响 土壤温度长期变化 的主要因素;土壤 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层温度,湿度的日变化对降水事件的响应因降水强度,时间等 的不同而不同.太 阳辐射是影响土壤温度长期变化的主要因素;土壤温度对降水事件的响应近似一 渐变过程,而土壤湿 度相对是一快速的跃变响应过程. 关键词:东北半干旱地区;退化草地;土壤温度;日,季变化;降水事件 中图分类号:P461.4文献标识码:A 1引言 近几十年来,全球气候与环境变化已经成为国 际社会关注的焦点[1-4~,其中陆面过程是全球变化 研究中的一个重要方向,人类活动,土地利用引起 地表覆盖的改变,导致地表反照率以及土壤温度和 湿度发生改变,进而影响大气环流和天气气候变 化].许多研究表明],土壤温度与降水问存 在着较好的统计相关.土壤温度代表了土壤的热状 况,地表水热过程的参数化是陆面物理过程参数化 的三个重要部分之一l_】,土壤温度的变化影响表 层土壤水的运动和相变过程,从而影响地表的水分 循环.地球表面下垫面复杂多样,使得陆面过程的 参数化 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 也是各有差异,陆面过程的改进(特别 是土壤参数的改进)可以明显地改进模式的模拟能 力,但GCM耦合不同陆面过程的参数化方案所得 的结果差别也很大,发展一个完整的,能较真 实地刻画出各种下垫面特征的陆面过程模式,对完 善气候模式和提高其预测能力是一项非常重要的工 作. 改进陆地表面物理过程参数化很重要的手段是 野外观测实验研究,从2O世纪8O年代开始,在一 些大型国际计划的推动下,如世界气候研究计划 (WCRP),国际地圈生物圈计划(IGBP),全球环境 变化的人类因素研究(HDP/GEC)等,开展了一系 列的国际大型陆面过程实验和地气相互作用研究, 极大地促进了陆气相互作用和陆面模式的发展,其 中包括我国开展的"黑河地区地气相互作用观测实 验研究"(HEIFE),"全球水分能量循环亚洲季风实 验一青藏高原陆面物理过程研究"(GAME—Tibet/ TIPEX)_5,"全球水分能量循环亚洲季风实验 一 淮河流域能量与水分循环试验"(GAME— HUBEX)l_5川,"内蒙古半干旱草原土壤一植被一 大气相互作用"(IMGRASS)_】,国家基础研究发 收稿日期:2006—11-27;改回日期:2008—02—19 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2006CB400501);国家自然科学基金项 目(40775050)共同资助 作者简介:涂钢(1968),女,湖北鄂州人,博士,副研究员,主要从事陆气相互作用研 究.E—mail:tugang@tea.ac.cn 742高原气象 展规划项目"我国重大气候灾害形成机理和预测理 论研究"开展的我国西北干旱区陆气相互作用野外 观测实验_1.这些野外观测实验取得了大量珍 贵的资料和研究成果,引起了国内外科学界的关注. 在我国一系列的重大生存环境问题当中,最为 突出的是北方地区的干旱化_3.干旱化带来水 危机,生态危机,其形成机理,发展趋势及其可能 产生的影响等问题,是面对国家需求的关键科学问 题,为此国家基础研究发展规划项目"我国生存环 境演变和北方干旱化趋势预测研究"在吉林省通榆 县建立了"干旱化和有序人类活动"长期观测实验 站引,开展有序人类活动和自然恢复监测.同时 该观测站还是国际协同加强观测计划(CEOP)的36 个地面站中唯一由我国自己主持,投资和运行的实 验站L2,CEOP是全球水分循环试验(GEWEX)和 全球水文气象工作组(GHP)共同提议的第一个开 始实施的全球水循环和气候集成研究计划. 本实验站最为突出的特点是,改变了以往仅在 加强期进行湍流通量观测,而是全年连续观测,它 是目前为数不多的对地气间物质和能量交换进行长 年连续观测的野外实验站之一.另外,该实验站处 于东北半干旱区,位于气候,生态,土地利用过渡 1"-20T10 T52 //_-4..- …—._一 一 —一 -olT..-_ .. 一_一 : 一一一 00:0004:0008:0012:0016:0020:00 北京时 带上,为研究气候,生态环境,人类活动的相互作 用提供了试验平台口]. 2观测场地,仪器设备 吉林通榆长期观测实验站位于吉林省白城市通 榆县新华乡的行政地域内,实验站地理位置为 44.25N,122.52E,退化草地草的覆盖度大约在 60,草高夏季一般在10cm以下,仍在放牧,冬, 春季在5cm以下,属严重退化的草地,下垫面土壤 主要有盐碱土,草甸土和淡黑钙土.观测项目主要 是地面层基本气象要素,土壤温度,土壤湿度以及 近地面层的物质和能量通量,具体仪器安置,型 号,参见文献[19].土壤温度0,80cm分6层观 测(地表下2,5,10,20,50,80cm);雨量,辐射 仪器安装于1.5m高度上;热流量板测量地表以下 5cm及10cm处的土壤热通量.土壤温度,湿度等 采样频率为每2s一次,每10rain的平均存在 CR23X存储器中.分析资料每个样本采用30rain 的平均.除因为电源,采集器等故障外,全年有效 资料达75以上. 本文使用的是2002年10月2OO5年12月期 间的观测数据,对半干旱地区退化草地的土壤温度 U 趟 赠 北京时 图12003年3月(a),6月(b),9月(c),12月(d)土壤温度月平均的日变化 T2,T5,T一10,T,20,T一50,T一80分别代表地表下2,5,10,20,50,80cm土壤温度 Fig.1Themonth/y-averageddiurnalvariationofthesoiltemperatureinMarch(a),June(b), September(c),December(d)2003.T一2,T一5,T一1O,T一2O,T一5O,T一8Ostand forsoiltemperaturesat2,5,10,20,50,8Ocmdepths,respectively u趟赙群 ,2?O之04加博H uo/趟踞签uo/趟赠签卅 4期涂钢等:东北半干旱区退化草地土壤温度的日,季变化特征743 变化特征进行了分析. 3观测结果分析 3.1土壤温度月平均的日变化特征 图1给出了2003年3,6,9,12月6层土壤温 度月平均的日变化,通过平均消除了各种天气现象 (云和降水等)的影响,考察各季节的各层土壤温度 的日变化特征.需要说明的是某时刻某月的有效观 测资料长度若少于20天,则该时刻不作该月的统 计. 从图1中可以看到50cm以下深层土壤温度几 乎没有日变化,只是随着季节变化各月的值有所不 同;浅层中2,5,lOcm各层土壤温度日变化特征 明显,即呈正弦曲线变化,而20cm层的日变化比 较弱(冬季没有明显的日变化). 各层土壤日最高温度和最低温度出现的时间也 存在随深度滞后的现象,这里日较差<1?的我们 认为没有日变化不作统计.从平均状况来看,到达 日最高温度的时间:20cm为21:30左右,10cm为 18:30左右,5cm为17:O0左右,2cm为16:O0左 右;到达日最低温度的时间:20cm为10:30左右, 10cm为08:30左右,5cm为08:00左右,2cm为 07:()(]左右.各层土壤温度日变化的位相从表层向 深层逐层滞后,并随深度加深滞后时间变长,20 cm土壤层滞后于10cm土壤层2.0,3.0h(除冬季 无日变化外);10cm土壤层滞后5cm土壤层0.5 表12003年2,12月各层土壤温度日较差的逐月 变化(单位:?) Table1Theamplitudeofthemonthly-averageddiurnal variationofthesoiltemperaturein2003.(Unit:?) 月 土壤分层 注:T,2,T5,T一1O.T一2O,T5O,T8O分别代表地 表下2,5,10,20.50,80CII1土壤温度 , 1.5h,5cm土壤层滞后于2cm土壤层0.5,1.0 h,而且滞后时间冬季小,夏季大. 表1给出了2003年逐月各层土壤温度的日较 差(2003年1月,4月因资料缺测较多未作月平均 统计).从表1看到,50cm以下深层土壤的日较差 不超过0.3?;20cm土壤层的日较差在冬季不超 过1?,而其它各月日较差均在1.2,1.8?之间; 2,5,10cm的土壤温度日较差最大值出现在9月, 分别为8.7,6.2,4.4~C,最小值出现在11月;与 HUBEX试验期问淮河流域观测I】的土壤温度日 较差相比,淮河流域5月份森林,旱地,水田三种 下垫面45cm深处晴空日较差平均为2?左右,60 cm深度日变化不显着(<1?);而在藏北高原的野 外实验中,7,9月的平均状况而言,4cm土 壤温度的日较差6个观测点中最大为17.4?,最小 为9.7?;20cm处最大为9.6?和1.9?;40cm 处最大3.2?,最小为0.4?.比较可见,不同下垫 面上土壤温度总的变化趋势都是正弦曲线,但变化 的幅度,位相,以及随深度的变化还是相差较大. 这与下垫面及土壤组成有关,也与所处的地理位置 和气候状况有关. 土壤垂直温度梯度反映了土壤的热量传递的方 向.为叙述方便,这里定义土壤温度垂直方向从浅 层到深层温度递减称作正垂直土壤温度梯度,反之 为负.由图1还可以看到,浅层2,5,10cm土壤 温度垂直梯度的日变化,冬季(11月,12月)始终 保持负梯度;其他月份在白天为正梯度,夜间为负 梯度.平均而言,5,7月份每日正梯度维持13, 14h,起始时问为08:30;其他月份每日正梯度维 持8,11h,起始时间为O9:00,11:00. 3.2土壤温度季节变化,年际变化特征 图2给出了2002年10月1日一2003年12月 31日6层日均值的年变化,图中净辐射和土壤热通 量的正,负代表的是它们传播方向,正表示能量向 下传播,反之能量向上传播.下文叙述中浅层土壤 指20cm以上各测量层,即2,5,10,20cm;深层 土壤指50,80cm两测量层. 从年尺度来看,土壤温度从浅层到深层都存在 着明显的季节变化,与净辐射的年变化一致,位相 稍有滞后,同样土壤热通量也存在季节变化,只是 年变化的幅度相对于净辐射小.浅层土壤温度变化 曲线不如深层的平滑,说明了浅层的土壤温度受太 阳辐射,天气状况等的影响要大些.浅层各深度的 土壤温度的变化一致性很好,无论位相还是振幅, 744高原气象 ' 一一 净辐射,!I ?均一一.啭i'r' . 一一 5cm土壤热iR量7 . . 一 一砖:杰…一一 . 曲一' 深层的土壤温度变化与浅层比位相滞后,幅度变 小,这点从各层土壤温度日均值的年较差以及年最 高,年最低温度出现的时问也可以看出,年最高温 度及出现的时间从土壤浅层到深层依次为28.2? (2003年7月13日),2"7.3?(2003年7月13日), 26.4?(2003年7月15日),25.1?(2003年8月5 日),22.5?(2003年8月5日),20.2?(2003年8 月6E1).这里由于2003年1月缺测,而一般情况 下空气温度最低出现在1月份,因此无法准确统计 年较差和年最低温度,只能粗略给出各层土壤温度 的变化幅度,从表层向下依次为43.3,41.8, 39.9,36.5,29.8,25.1?. 由图2可以看到2002年11上旬,2OO3年1 月上旬(冬季)净辐射为负,表示能量的传播方向是 从地表向上,对应的土壤热通量的方向也是向上, 此时为负土壤温度梯度;随着净辐射的转向和逐渐 增强,土壤开始升温,但仍然维持负梯度,而后土 壤温度梯度进入2003年中的第一个转换期(冬到 春),浅层大约是2月28日,3月16日,深层大约 为3月18日,即是垂直土壤温度梯度由负转正,梯 度在零附近波动,各层基本同温,从而垂直方向上 的能量传递也很小;随后净辐射继续增大,太阳辐 射大于地表放射的长波辐射,土壤维持正温度梯 度,热量从浅层向深层传递,土壤热通量方向向 下,净辐射到达最大值后开始逐渐减小,此时进入 土壤温度梯度第二个转换期(秋到冬),垂直土壤温 度梯度由正转负,浅层这段时间为9月6,27日, 深层为9月10,28日,此后土壤温度梯度开始稳 珈撕啪啪如.如加如如m ^山.事一隶骣盎0赠群 4期涂钢等:东北半干旱区退化草地土壤温度的日,季变化特征745 U 赠 餮; 吕 ? 摇 骤 匿 图320032005年土壤温度,太阳辐射(Si)的月均值变化 其余说明同图1 Fig.3Thevariationsofthemonthlymeanofsoiltemperature,solarradiationin2003…一 2005 OthersarethesameasFig.1 -一/;.一|?..一I'.几0..r几.n几.14710t4710t471O月 200320042005年 图420032005年月降水和NDV1月均值的变化 Fig.4ThevariationsofthemonthlyprecipitationandNDVImonthmeanin2003一2005 定转负,并完成了一个完整的年循环.此时净辐射 的方向仍向下,而此时土壤热通量方向已经向上. 从图2中的5cm土壤热通量的5日滑动平均 的曲线可以看到3月16日和8月29日方向转变, 而从lOcm土壤热通量的方向转变在3月16日和 9月25日(图略),这与上文中提到的浅层土壤温度 梯度的转换期的结束日期相吻合. 图3给了2003--2005年各层土壤温度,太 阳辐射的月均值变化.由图可以看到,不同深度的 土壤温度(80cm以上)均存在明显的年变化周期, 呈正弦曲线,与太阳辐射的时间变化一致,但存在 不同的时间滞后.月平均土壤温度浅层(2,5,10, 20cm以上)7月份达到最高值,深层(50,80cm)8 月份达到最高;达最低值浅层在1月份,深层在2 月份. 图4是2003--2005年月降水和NDVI(归一化 植被指数,取自M()DIS资料)月均值的变化,对照 图3可以看到虽然降水,植被指数的年际差异较 大,尤其是2004年旱年,但土壤温度的年际差异却 很小,因此可以认为影响土壤温度长期变化的主要 因素是太阳辐射. 3.3土壤冻融过程 土壤冻融是土壤水分对温度的响应结果,这里 采用土壤温度日均值开始持续do?作为冻结开始 日,同理持续>0?作为消融开始日. 从3年平均来看,浅层(2,5,10,20cm)冻结 开始是在l1月中,下旬,消融开始是在3月下旬; 50cm冻结开始在12月上旬,消融开始在4月中 旬;80cm冻结开始在12月中,下旬,消融开始在 4月中,下旬.土壤冻结期平均为96天左右(8Ocm 以上).藏北高原大部分站浅层(4cm)土壤冻结期 10月开始,消融期4月开始,冻结时间长达6个月 >0Z O98765432t ?OOOOOOOOOO ?如????加0 guv捌世 746高原气象 左右_2;珠峰北坡40cm以下不冻结且冻结时间比 较短,20cm冻结时间只有49天.与本文结果 比较可以看到土壤冻结期与所处的纬度,下垫面, 气候状况等因素有关. 从表层开始冻结到80cm完全冻结平均需要 36天,从表层开始融化到80cm完全融化平均需要 25天,可见土壤的消融过程比冻结过程要快L2. 3.4土壤温度及湿度对降水事件的响应 土壤温度及湿度是描述土壤水热过程的两个重 要物理量,分析它们由于降水强迫而产生的变化, 赠 f 嚣 对于进一步研究半干旱区土壤表层水分循环有一定 参考价值].由于测站对固态降水没有测量, 所以在这里主要讨论对液态降水的响应.通榆地区的降水主要集中在5,9月,在此期间土壤没有冻 结.图5,图6给出了2003年7月17,21日 (DOY:198,202),7月26,3O日(DOY:207, 211)降水过程中土壤表层温度和湿度的变化(1h 间隔). 从图中看到,土壤表层的温度,湿度对降水的 响应有明显差别,土壤温度的响应近似一个渐变过 一~T-5----T-10【I.一..................一.一 (b) -降水量一土壤湿度(5cm)一一土壤湿度(10cm)一 一 一一一一一一一一一一= =_一 _. 一一 I.1It.hll,m...--.….-.1..I l98199200201202DOY l 世 鲁 要 艘 图52003年7月l7,21日(198,202)降水与土壤温度(a),土壤湿度(b)的变化(1h 间隔) 2cm,5cm,10cm土壤温度(T一2,T一5,T一10) Fig.5Thevariationsofsoiltemperature(a)andsoilmoisture(b)duringtherainfallon17,21 July2003(Julianday:198,202).Interval:1h.T一2,T一5,T一 10standforsoiltemperature at2,5.10cmdepths,respectively 赠 彗} -H f 阜 鲁 赠 彗} 图6同图5,但为26,30日(207,211) Fig.6ThesameasFig.5,butforJuly26,30(207,211) 鲁 { 世 加84O加84O 如o 目u/删篙救 4期涂钢等:东北半干旱区退化草地土壤温度的日,季变化特征747 程,而土壤湿度相对是一快速的跃变响应.土壤表 层温度随着降水发生而下降,且在下降过程中表层 (2.5,10cm)土壤垂直温度梯度变小,趋于零,出 现同温层,降水过后1,2天,各层温度回升并恢复 到降水前状态.同时注意到降水量大的一次降水事 件并不一定能引起土壤湿度的跃变,如7月18日 (27.9mm)的降水量远大于7月27日(18.4mm) 和7月l9日(16.5mm)的降水,但土壤湿度跃变 响应最大的发生在7月27日;而此时土壤降温较 大,温度垂直梯度几乎消失.这点又说明两者对降 水事件的响应又有一定的关联性. 4结论 (1)半干旱退化草地2,10cm深处的土壤温 度日变化较为明显,位相平均滞后0.5,1.0h;20 cm深处的日变化比较弱(冬季没有日变化),深层 (50,80cm)无日变化.存在土壤垂直温度梯度的 方向转换,白天为正梯度,夜间为负梯度;冬季(11 月,12月)始终保持负梯度. (2)半干旱退化草地2,80cm深处土壤温度 存在着明显的年变化周期,呈正弦曲线,与太阳辐 射的时间变化一致,存在不同的时间滞后.土壤温 度垂直梯度(2,80cm)的年变化经历一个负一转换 期一正一转换期一负的年循环,浅层转换期比深层 要稍长.影响土壤温度长期变化的主要因素是太阳 辐射. (3)从3年平均值而言,浅层(2,5,10,20 cm)冻结开始是在11月中,下旬,消融开始是在3 月下旬;80cm冻结开始在12月中,下旬,消融开 始在4月中,下旬.土壤冻结期为96天左右(80 cm以上). (4)土壤表层的温度和湿度对降水的响应既 有差别也有联系,因降水强度,时间等的不同而不 同,土壤温度的响应近似一个渐变过程,而土壤湿 度相对是一快速的跃变响应;降水强度大的一次降 水事件并不一定能引起土壤湿度的跃变,当土壤因 降水而温度明显下降,垂直温度梯度几乎为零时, 土壤湿度同时发生了跃变的响应. 本文的分析仅是一个站点的结果,有较大的局 限性,但与已有的研究对比仍然具有一定的代表 性,要深入了解半干旱区退化草地土壤水热交换规 律还有许多工作要做. 参考文献 [1叶笃正.符淙斌.季劲钧.等有序人类活动与生存环境[J] 地球科学进展,2001,16(4):453—46O [2]叶笃正,符淙斌,董文杰.等.全球变化科学领域的若干进展 [J].大气科学,2003,17(I):435,450 [3]符淙斌,温刚.中国北方干旱化的几个问题[J].气候与环境 研究,2002,7(1):22—29 [4]符淙斌,安芷生.我国北方干旱化研究面向国家需求的 全球变化科学问题[J].地学前缘,2002,9(2):271—276 [j]王介民.陆面过程试验和地气相互作用研究从HEIFE到 IMGRASS和(AME—Tibet/TIPEx[J].高原气象,1999,18 (3):280—294 [6]孙菽芬.陆面过程研究的进展[J].新疆气象,2002,25(6):1 6 [7]FangMC,GaoxQ.Somestatisticalcharacteristicsofgeo— thermalvortexinChinaduring198O1993(I)[J].SciChina (Ser.D),1997,40(6):661—668 [8]TangMC,GaoxQ.Somestatisticalcharacteristicsofgeo— thermalvortexinChinaduring19801993(?)[Jj.SciChina (Ser.D),1997,40(6):669—576 [9]汤懋苍,孙淑华,钟强,等.下垫面能量储放与天气变化[J]. 高原气象,1982,1(1):2434 [1O]皇甫雪官.地表物理过程参数化方案的研究进展[J].气象科 技,1997.2:1—1】 [1】]IinzH,QCZeng,BingOuyang.SensitivityofthelAPtWO一 ]eveAGCMtOsurfarea】bedovariations[J].TheorApp]Cli— matol,1996,55(14):157162 [12]ZengQC,I)aiYongjiu,XueFeng.Simulationoftheasian monsoonbylAPAGCMcoupledwithanadvancedlandsurface (IAIP4)[J].AdvAtmosSci,1998,15(1):116 [13]LinZH,ZengQingcun.StimulationofeastAsiansummer monsoonbyusinganimprovedAGCM[J].AdvAtmosSci, 1997,14(4):513526 [14]李月安,皇甫雪官.青藏高原土壤温度和湿度对T1O6模式预 报的影响[J].气象,1999,25(10):37 [1j]胡隐樵.高由禧,王介民,等.黑河实验(HEIFE)的一些研究 成果:J].高原气象,1994,l3(3):225236 [16]马耀明,姚檀栋,王介民.青藏高原能量和水循环试验研 究GAMETibet与cAMPTibet研究进展[J].高原气 象,2006,25(2):344—351 [17]林朝晖,杨小松,郭裕福.HUBEX试验期问淮河流域陆面过 程特征的初步分析[J].自然科学进展,2001,ll(6):688— 594 [i8]吕达仁,陈佐忠,陈家宜,等内蒙古半干旱草地土壤植 被大气相互作用(IMGRASS)综合研究[J].地学前缘, 2002.9(2)295—306 [19]张强,卫国安,黄荣辉西北干旱区荒漠戈壁动量和感热总体 输送系数[J].巾国科学.200l,3l(9):783—792 [2O]张强,卫国安荒漠戈壁大气总体曳力系数和输送系数观测研 究[J].高原气象,2004,23(3):305—3l2 [213张强,卫国安.侯平.初夏敦煌荒漠戈壁大气边界结构特征的 一 次观测研究[J]高原气象,2004,23(6):587—697 [22]王安宇,冯瑞权,唐灭毅,等土壤干旱化对短期气候影响的 数值模拟[J]高原气象,2004,23(5):580—586 748高原气象27卷 [23]刘辉志,董文杰,符淙斌,等.半干旱地区吉林通榆"干旱化和 有序人类活动"长期观测实验[J].气候与环境研究,2004,9 (2):378,389 [24]BosilovichMG,RLawford.CoordiantedEnhancedObserva tionPeriod(CEOP)internationalworkshop[J].BullAmer MeteorSoc,2002,83(10):l4951499 [25]杨梅学,姚檀栋,丁永建,等.藏北高原土壤温度的日变化 EJ].环境科学,1999,20(3):5—8 [26]杨梅学,姚檀栋,ToshioKOIKE.藏北高原土壤温度的变化特 征[J].山地,2000,18(1):13—17 [273李茂善,马耀明,HirohikoIshikaw.珠穆朗玛峰北坡地区近地 层及土壤微气象要素分析[J].高原气象,2007,26(6):1263 l267 [28]王澄海,尚大成.藏北高原土壤温,湿度变化在高原干湿季转 换中的作用[J].高原气象,2007,26(4):677—685 [29]杨梅学,姚檀栋,勾晓华.青藏公路沿线土壤的冻融过程及水 热分布特征[J].自然科学进展,2000,10(5):443—450 [30]谢志清,刘晶淼,丁裕国,等.干旱及高寒荒漠区土壤温湿度 特征及相互影响的分析[J].高原气象,2005,24(1):16—22 [31]王胜,张强,卫国安,等.降水对荒漠土壤水热性质强迫研究 [J].高原气象,2004,23(2):253—258 DiurnalandSeasonalVariationsoftheSoilTemperatureof Degraded_-GrasslandoverSemi_-AridAreainNortheastChina TUGang,IAUHui—zhi.,DONGWen-fie. (1.JilinInstituteofMeteorologicalScience,Changchun130062,China; 2.StateKeyLaboratoryofAtmosphericBoundaryLayerPhysicsandAtmosphericChemistr y, InstituteofAtmosphericphysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China; 3.BeijingNormalUniversity,Beijing100876,China) Abstract:Underthesupportofthenationalkeybasicresearchdevelopmentprogram"Thepre dictive studyofaridificationinnorthernChinainassociationwithlife— supportingenvironmentchanges".thelong— termmonitoringexperimentonaridificationandtheorderedhumanactivityhasbeensetupatTongyuin semi— aridarea,NortheastChinasinceOctober2002.Itisalsooneofthe36referencesitesonenergyand waterfluxcvclebetweenthelandsurfaceandtheatmosphereofCoordinateEnhancedObservationPeriod (CEOP).Inthispaper,thediurnalandseasonalvariationsofthesoiltemperaturewereanalyzedbyusing theobservationdatacollectedduringtheperiodofOctober2002, December2005.Theresultsindicatethat overthedegradedgrasslandinsemi— aridareainnortheastChina.theseasonalvariationofsoiltemperature above80cmisevidentandthephasevariationofsoiltemperaturebelow2Ocmisapparentlylagged.The variationoftheverticalgradientofthesoiltemperaturehasseasonalcycle.Thereisanevidentdiurnalvar— iationofsoiltemperatureinthenearsurfacelayerabove10cm,whilethediurnalvariationofsoiltempera— tureat2Ocmisnotclear,andthesoiltemperaturebelow5Ocmjusthasseasonalcourse.Theverticalgra— dientofthediurnalcycleofthesoiltemperatureexistsaperiodfromupwardtodownwardaroundoneyear cvc1ejustexceptinNovemberandDecember.Theperiodofsoilfreezingisaboutninety— sixdays.Thenet radiationisadominatingfactoronthelongvariationofthesoiltemperature.Theimpactofsoiltempera— turediurna1variationtoprecipitationisdifferentfromthatofsoilmoisturebecauseofintensit yandtimeof Drecipitation.Thenetradiationisadominatingfactoronthelongvariationofthesoiltemperature.The impactofsoiltemperaturetoprecipitationisnearlyagradualchangeprocess;onthecontrary,theimpact ofsoilmoisturetoprecipitationisanearlyasuddenchangeprocess. Keywords:Semi— aridarea;Degradedgrassland;Soiltemperature;Diurnalandseasonalvariations; Precipitationevent