廣袤無垠的青藏高原，神秘平靜的大地之下，靜靜躺著一種含有冰，并且對溫度極為敏感且性質(zhì)不穩(wěn)定的土體，它曾經(jīng)是高原之上許多工程施工的技術(shù)難題，然而它也是高原生態(tài)系統(tǒng)中難以割舍的一部分——它就是凍土。

凍土是何物?

凍土是指0攝氏度以下，含有冰的各種巖石和土壤。

根據(jù)凍土的地理分布等方面因素，可把凍土分為冰沼土和凍漠土兩個(gè)土壤類型。冰沼土又稱苔原土，分布于極地苔原氣候區(qū)和我國黑龍江省北部，經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)，土層淺薄。凍漠土包括高山荒漠土、高山寒凍土，土壤較為干旱，表層有淡淡的土色，表面有許多礫石。

凍土區(qū)的工程建筑和施工中，還常根據(jù)凍土含冰量的不同，將凍土分為：富冰凍土(含冰量大于50％)，多冰凍土(含冰量為25％～50％)，少冰凍土(含冰量小于25％)；或按其物理狀態(tài)，將凍土分為：堅(jiān)硬凍土(或稱低溫凍土)和塑性凍土。

目前常見的凍土分類還有一種是根據(jù)土、石凍結(jié)狀態(tài)延續(xù)的時(shí)間進(jìn)行劃分的。一般將其劃分為短時(shí)凍土、季節(jié)凍土和多年凍土。凍結(jié)狀態(tài)只延續(xù)幾小時(shí)或數(shù)日的凍土稱為短時(shí)凍土或瞬時(shí)凍土；凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)數(shù)月，冬季凍結(jié)，夏季融化的土層稱為季節(jié)凍土；凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)兩年或兩年以上的凍土層稱為多年凍土。多年凍土可分為上下兩層，下層終年不化的土層被稱為永凍層，上層隨季節(jié)變化而發(fā)生凍融變化的土層被稱為季節(jié)融化層。

極端天氣與凍土

近代是人類推動(dòng)歷史文明的輝煌時(shí)期，也是氣候變化最為顯著的時(shí)期。自工業(yè)革命以來，由于人類的種種活動(dòng)，不僅導(dǎo)致全球氣候變暖，同時(shí)也導(dǎo)致全球生物多樣性銳減。根據(jù)全球氣候模型的預(yù)測，未來100年全球氣溫將升高1.4～5.8攝氏度，而且高緯度地區(qū)增溫幅度更大，同時(shí)降水將增加11％～17％，全球，特別是北半球中高緯度地區(qū)的降水量將增加，許多地區(qū)還將出現(xiàn)干旱等極端氣候。在全球變暖的背景之下，近50年來，中國氣候主要極端天氣事件的頻率和強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯變化。從起初是華北和東北地區(qū)干旱趨重，長江中下游流域和東南地區(qū)洪澇加劇，到最近的西南嚴(yán)重干旱少雨。有預(yù)計(jì)，與2000年比較，2020年中國年平均氣溫將增加1.3～2.1攝氏度。

在北半球廣大中、高緯度地區(qū)，現(xiàn)代多年凍土分布面積占北半球陸地表面的24％。中國多年凍土面積215萬平方千米，占國土面積22.4％，居世界第三位。廣泛分布的多年凍土對當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w、土地利用和工程建設(shè)具有重要影響，同時(shí)對氣候變化的響應(yīng)也非常敏感。

凍土和氣候系統(tǒng)之間的作用是相互的：一方面，凍土是氣候變化的靈敏指示器，氣候作為凍土發(fā)生的重要驅(qū)動(dòng)因素，其變化將引起凍土地區(qū)環(huán)境和凍土工程特性的顯著變化；另一方面，凍土的變化也通過一系列的水分與熱量交換過程反作用于氣候系統(tǒng)。當(dāng)土壤凍結(jié)或消融時(shí)，會(huì)釋放或消耗大量融化潛熱，進(jìn)而影響到氣候的變化。

目前，全球大多數(shù)多年凍土面臨著變暖或融化，與100年前相比，中國北部地區(qū)現(xiàn)代多年凍土南界已北移20～30千米，出現(xiàn)了自南向北的區(qū)域性退化趨勢。假如若干年之后，氣溫比現(xiàn)在升高3℃，多年凍土南界將繼續(xù)北退，現(xiàn)今的島狀凍土帶將完全消失，多年凍土區(qū)將僅剩下13.6萬平方千米。凍土溫度變化的時(shí)間約為非凍土的10倍，也就是說，現(xiàn)今溫度年變化深度(10～20米)處的溫度還是30年前地表溫度變化的結(jié)果。因此，在自然情況下，凍土帶的退化將滯后更長一段時(shí)間。凍土對溫度變化的自我調(diào)節(jié)作用還將表現(xiàn)在：當(dāng)較大面積冰凍土消融時(shí)，將吸收大量的熱量用于冰的融化，從而部分地影響氣溫的升高；凍土消融和增溫過程，伴隨著氣溫變暖過程中大氣降水的增加，植被將得到發(fā)展，而這又將抑制凍土的消融。因此在自然狀態(tài)下，由于氣候變暖而造成的凍土退化過程是相當(dāng)緩慢的，只是在凍土帶邊緣的高溫薄層多年凍土?xí)紫热诨?/p>

高原生態(tài)系統(tǒng)難以割舍的一部分

凍土在它的水分和熱量交換過程中與寒冷地區(qū)生態(tài)環(huán)境發(fā)生著密切的關(guān)系，不僅控制著地表狀態(tài)的變化，而且影響著植被的發(fā)育程度，同時(shí)二者之間還存在著強(qiáng)烈的相互作用，地表?xiàng)l件一旦被破壞，干擾了凍土與地表植被生長間的平衡關(guān)系，生態(tài)環(huán)境將會(huì)退化，從而出現(xiàn)荒漠化，甚至沙漠化現(xiàn)象。

凍土對高原生態(tài)系統(tǒng)來說，最突出的一個(gè)作用是促進(jìn)濕地的形成。由于永凍層形成天然的“隔水板”，使得降水和徑流無法滲入地下，如此一來，地表集水，土壤過濕，土壤上層會(huì)低溫缺氧，限制好氧細(xì)菌的活動(dòng)：同時(shí)，由于凍土中缺少對有機(jī)質(zhì)分解作用強(qiáng)的細(xì)菌，植物殘留體在燃?xì)鈼l件下難以分解而殘存在泥炭之中，形成的泥炭層進(jìn)一步滯水，就逐漸形成了各種類型的濕地。

而濕地對于凍土區(qū)來說，主要起冷卻作用。夏季，濕地水體的太陽輻射反射率高于其他物質(zhì)，水體的蒸發(fā)也消耗了大量的熱能，另外處于水分飽和狀態(tài)的苔蘚層、泥炭層的熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)小，這些均導(dǎo)致下層凍土的融化深度很小。茂密的森林還會(huì)降低到達(dá)地面的太陽輻射，并減少地表輻射強(qiáng)度，導(dǎo)致夏季林內(nèi)溫度明顯低于空曠地的氣溫，溫差也較小。可見，嚴(yán)寒的氣候、茂密的植被、林間的濕地等因素是形成大面積多年凍土地帶的根本原因。

由于凍土的存在，高原上的植物長期依靠凍結(jié)滯水來維持生長，并與凍土共同儲(chǔ)存了大量淡水資源，形成典型而獨(dú)特的凍土森林。這種冷濕環(huán)境，既維持了凍土的繼續(xù)存在，又保證了森林的生存與發(fā)展。

當(dāng)凍土發(fā)生融解，由于地勢原因。在原本凍土的地區(qū)會(huì)出現(xiàn)土壤干燥的現(xiàn)象，而水分匯集在低洼處，使那里出現(xiàn)濕地。如此一來，高原上的植物生長條件發(fā)生了惡性變化，致使凍土森林逐漸消亡。而凍土的大面積退化，也必然會(huì)導(dǎo)致濕地的萎縮。(文章代碼：100920)