[发明专利]一种土壤温度时间序列的处理方法

权利要求书

1.一种土壤温度时间序列的处理方法，其特征在于，包括:

利用傅里叶变化后的复数形式数据(a+b_i)，计算温度波动的周期、振幅、相位数据，并将大气温度的季节变化和日变化合成为傅里叶级数形式，即：

其中，T(0,t)为大气的温度时间序列，T₀是大气平均温度，A_i是第i阶级数振幅，P_i是第i阶周期，是第i阶相位；

假设土壤是均一的，并且深部的热量传递方式以传导为主，通过一维热传导方程推导出任意深度受到气温变化影响的土壤温度时间序列为：

所述一维热传导方程为：其中，κ为土壤热扩散系数，z为土壤深度。

2.根据权利要求1所述的土壤温度时间序列的处理方法，其特征在于，利用傅里叶变化后的复数形式数据(a+b_i)，计算温度波动的周期、振幅、相位数据具体如下：

第一个复数点的虚部b＝0，表示某深度处未受大气温度波动影响的平衡温度T₀(z)，其余复数之间的关系是：

T₀(z)＝a/M

第二个复数点开始，温度波动分量的周期P_i、振幅A_i和相位与复数(a_i+b_i)之间的关系如下：

其中,P_s为实际的采样时间间隔；

温度波动周期为P_i分量对应的相位；当a_i0,则a_i0,则

3.根据权利要求1或2所述的土壤温度时间序列的处理方法，其特征在于，所述土壤热扩散系数κ的求解方法如下：

采用不同的κ值带入T(z,t)中求解，然后对求解出的受气温变化影响的土壤温度时间序列T(z,t)与实测值做拟合方差，获得最小拟合方差的热扩散系数值即为第一土壤深度到第二土壤深度这两深度之间土壤最合理的热扩散系数，方差拟合公式如下：

其中，y_ic、y_im分别表示第二土壤深度处计算的温度和实测的温度。

4.根据权利要求3所述的土壤温度时间序列的处理方法，其特征在于，还包括通过绘制气温波动图的形式对该处理方法进行误差验证，具体如下：

将第一土壤深度处的土壤热扩散系数带入T(z,t)中，计算得到第二土壤深度处的土壤温度时间序列T，再与实测数据比对，通过绘制折线图的方式对比分析两组数据的变化，看计算得出的土壤温度时间序列数据是否消除了气温波动。