土壤温度和土壤湿度与气候变化的关系

土壤作为陆地下垫面的重要组成部分,对陆面与大气间的动量、热量及多种物质(水汽、CO2 等)的交换有极为重要的影响。而土壤温度和土壤湿度作为表征土壤热力和水分状况的重要参量,是陆面影响大气的2个主要因子,它们可通过影响地表能量和水分收支的变化来影响气候变化。与此同时,气候变化也在通过陆—气相互作用对土壤温度和土壤湿度的变化产生深刻的影响。其中土壤湿度、温度都有相应的仪器可以用来测定，如土壤水分测试仪或者土壤墒情测定仪，都是用来记录土壤水分的含量，而土壤墒情测定仪可以定时采集测试点的数据，最后得出一组数据，相互间作比较。

与此同时,土壤温度对气候变化的作用也不容忽视,原因是土壤有2个热力特性对于气候变化是重要的,即储热性和滤波性。土壤是一个很好的滤波器,大气中的短周期波动只能影响到土壤的浅层,长周期波动才可能影响到深层土壤。早在1975年,汤懋苍就发现我国冬季深层(3. 2 m)土壤温度分布与次年汛期的降水形势有很好的对应关系。近来,也有学者通过数值试验对土壤温度异常如何影响气候变化进行了探讨。王万秋利用IAP气候模式研究了土壤温度异常对短期气候的影响,发现固定的土壤温度异常对短期(1个月左右)气候有明显影响。Zhang等通过对20世纪加拿大土壤温度变化的模拟研究发现,土壤温度的变化大体上响应于气温的变化,然而却是一个复杂的响应过程。Guo等在一个off2line的陆面模式的土壤底边界引入5W /m2的热量通量,同时将土壤热传导系数放大一个量级,积分3个月后,发现地表增温幅度可达1℃。相应地,地表发射的长波辐射净增3 W /m2以上,超过了硫酸盐气溶胶的全球平均辐射效应。不难看出,上述工作大都侧重于研究土壤温度或土壤湿度对短期气候的影响,这无疑是非常重要的。美中不足的是,目前对于土壤温度、湿度长期趋势的研究,尤其是综合考虑土壤的温湿变化及其与气候变化之间关系的研究还比较缺乏。而土壤内部及表层的水—热循环作为一个相互作用的整体,其任一方面的变动必然会引起另一方面的响应和调整,从而对土壤温度/湿度垂直分布、层间热量/水分输送以及地表能量和水分平衡过程产生影响。因此,有必要综合考虑土壤温度/湿度变动的相互联系。为了认识在年际—年代际时间尺度上,土壤温、湿度变化的特性及其与大气强迫的相互作用特征,本文将在前人工作的基础上,首先对中国东部土壤温度变化的长期趋势进行分析,进而分别讨论土壤温、湿度变化与气温、降水变化的联系。