李小聰+辛秋玲

摘要：凍土是土壤狀況的一個重要部分，凍土環(huán)境對農(nóng)牧事活動、建筑行業(yè)等有著舉足輕重的影響。在氣候變暖的背景下，近30年青海湖流域由于氣溫顯著升高，致使流域凍土層溫度升高明顯，凍土凍結(jié)深度變淺，厚度變薄，其中年最大凍土深度以每10年22.8cm的速度減小，凍土凍結(jié)時間縮短。預(yù)計未來20年，受地溫上升影響，流域凍土退化將趨于加重，因此，我們提出加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測，規(guī)范人為活動等措施，為凍土環(huán)境保護(hù)等生態(tài)建設(shè)提供參考。關(guān)鍵詞：青海湖流域；凍土退化；氣候變暖

一、凍土變化特征

凍土環(huán)境是青海湖流域草甸生長和發(fā)育至關(guān)重要的條件，也是影響建筑工程的關(guān)鍵因素。1984～2013年青海湖流域觀測的季節(jié)凍土層溫度顯著升高，其冬半年（12月至次年5月）平均地面溫度增溫速率達(dá)到每10年0.7℃，其中2013年冬半年地面溫度達(dá)到-0.1℃，較常年偏高2.2℃，突破近30年極值（圖1a）。受其影響，1984～2014年季節(jié)凍土的凍結(jié)深度顯著變淺，季節(jié)凍土厚度變薄，其中年最大凍土深度以每10年22.8cm的速度減?。▓D1b）。此外，0cm日平均地溫≥0℃的日數(shù)增多，積溫增加，熱量條件變暖，季節(jié)凍土融化期顯著延長，而凍土凍結(jié)時間明顯縮短，2013年凍土凍結(jié)時間較歷年平均減少了27.2天（圖1c，d）。

圖1 1984～2013年青海湖流域凍土環(huán)境變化趨勢

二、氣候成因分析

影響凍土的因子很多，諸如氣候、地形、植被、水體、巖性和含水量等等。這些因子都積極參與大氣與地面間的熱交換，影響地面和地中溫度狀況，從而決定凍土的凍結(jié)和融化過程。從氣候因子來看，凍土的形成與地表面的輻射-熱量交換密切相關(guān)，土壤熱交換量是連接空氣與凍土層上部土層熱狀況的紐帶。氣溫和地溫作為影響凍土最主要的氣候因子對地表面的輻射和熱量交換產(chǎn)生影響，從而影響到凍土的變化。1984～2013年青海湖流域冬半年平均氣溫明顯升高，升溫速率為0.55℃/10年（圖2a），氣溫的升高主要是由于最低氣溫的升高所引起的，最低氣溫的升溫幅度達(dá)0.6℃/10年（圖2b）。地表溫度對氣溫變化的響應(yīng)最為顯著，近30年，除了0厘米地表溫度上升外，青海湖流域冬半年淺層地溫（5-40厘米）和深層地溫（80-320厘米）都有顯著的升溫趨勢（圖2c，d），幅度介于0.24～0.59℃/10年之間，地溫的升高加速了凍土層的融化，減弱了對凍土的直接冷卻作用，從而導(dǎo)致凍土厚度下降。因此，氣候變暖是凍土退化最主要的原因之一。此外，工程建設(shè)對凍土的反饋?zhàn)饔靡膊蝗莺鲆?。由于工程活動對原凍土區(qū)地貌、植被及表土層結(jié)構(gòu)等的干擾破壞，致使工程區(qū)及其影響區(qū)局地水熱條件發(fā)生改變，促使凍土上限下降速度加快，凍結(jié)層水位下降，從而不利于土層的凍結(jié)。

圖2 1984～2013年青海湖流域冬半年平均氣溫、最低氣溫及地溫變化趨勢

三、未來可能變化趨勢及影響

在未來溫室氣體中排放情景下，2016～2035年間青海湖流域年平均氣溫在0.95～1.5℃之間。預(yù)估在中排放情景下，未來20年青海湖流域年平均地表面溫度在4.3～6.4℃之間，較1984～2013年平均升高2.0℃，受地溫上升影響，凍土退化趨勢趨于加重，凍土凍結(jié)期較1984～2013年平均縮短12天，最大凍土深度減少至150～168.6厘米之間，與前30年平均相比減小46厘米。在未來氣候變暖的背景下，青海湖流域凍土將繼續(xù)出現(xiàn)凍土溫度上升、凍結(jié)時間縮短、凍土深度變淺等退化問題，可能使凍土控制植被適應(yīng)寒旱生境的能力、凍土中的大厚度區(qū)域性隔水層及其活動層對水資源的調(diào)節(jié)作用等特殊生態(tài)環(huán)境功能減弱；影響工程建筑穩(wěn)定性的凍脹、融沉地質(zhì)功能將增強(qiáng)，從而可能加速高寒草場的退化和地表水資源的減少，引發(fā)出更多的凍土區(qū)工程地質(zhì)問題。同時，凍土持續(xù)退化可能使賦存于高寒草地和維系高寒草地生長發(fā)育的多年凍土表部的凍結(jié)層地下水水位能下降或消失，從而引發(fā)并加劇高寒草地的草地退化、沙漠化和鹽漬化和水環(huán)境的變異。

參考文獻(xiàn)：

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