崔福慶， 劉志云， 張 偉， 王 偉， 陳建兵

（1.長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，西安 710054； 2.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司高寒高海拔地區(qū)道路工程安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710065）

隨著青藏工程走廊帶內(nèi)一系列重大線性工程的建設(shè)落成，以及青藏高速列入《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》和《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013—2030）》，如何保障寒區(qū)重大工程安全性和穩(wěn)定性、提高工程構(gòu)筑物服役性能、降低凍融循環(huán)和凍土退化導(dǎo)致的工程地質(zhì)災(zāi)害，是青藏高原多年凍土研究和工程建設(shè)中面臨的巨大挑戰(zhàn). 在人為活動(dòng)或工程影響下，將會(huì)使多年凍土由天然上限處向下加速融化. 地溫條件、地表?xiàng)l件和土壤含冰狀態(tài)不同將導(dǎo)致凍土對(duì)外界熱量擾動(dòng)的敏感性響應(yīng)過(guò)程不同，從而使得季節(jié)融化深度產(chǎn)生差異，一般將其定義為凍土熱融蝕敏感性，通常用季節(jié)融化深度與潛在季節(jié)融化深度的比值來(lái)表示凍土熱融蝕敏感性［1］：

式中：STe為凍土熱融蝕敏感性；X為季節(jié)融化深度（m）；Xp為潛在季節(jié)融化深度（m）.

多年凍土的空間分布特征是工程建筑物的安全穩(wěn)定性重要影響因子［2-4］，其熱融蝕敏感性可視為凍土環(huán)境對(duì)于外部傳熱過(guò)程的響應(yīng)速率，是描述多年凍土特征的關(guān)鍵指標(biāo)之一. 因此，開展青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土熱融蝕敏感性的分布特征研究，既是凍土環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)的前提，也是指導(dǎo)寒區(qū)工程構(gòu)筑物設(shè)計(jì)、建造及后期養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策所必需的先決條件之一［5-8］.

多年凍土與外部環(huán)境之間有著復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)能量交換過(guò)程，同時(shí)與大氣環(huán)境、地表植被覆蓋情況、海拔、太陽(yáng)輻射等多個(gè)因素直接關(guān)聯(lián)，因此青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土熱融蝕敏感性的分布特征具有很強(qiáng)的地域性和特殊性［9-11］. 吳青柏等提出凍土熱融蝕敏感性和凍土年平均地溫具有很強(qiáng)的相關(guān)性，但同時(shí)也和凍土的季節(jié)融化深度（活動(dòng)層厚度）相關(guān)，所以如何獲取二者的分布是確定熱融蝕敏感性分布的關(guān)鍵. 早期多年凍土年平均地溫大區(qū)域分布特征研究主要采用野外布設(shè)傳感器監(jiān)測(cè)方法或現(xiàn)場(chǎng)人工鉆探方法［12］，但青藏高原幅員廣闊，加之高寒缺氧的惡劣氣候條件，使得走廊帶全線的地溫監(jiān)測(cè)或鉆探代價(jià)高昂無(wú)法實(shí)現(xiàn). 近年來(lái)，隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和研究手段的增加，以及相關(guān)數(shù)據(jù)獲取途徑的增多，基于數(shù)字高程的局部因素對(duì)凍土分布的定量化影響研究獲得了快速發(fā)展［13-14］. 與此同時(shí)，基于GSM-R和GPRS通信系統(tǒng)的凍土地溫自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也陸續(xù)投入使用，從而實(shí)現(xiàn)了凍土地溫變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控與掌握［12，15-16］. 在多年凍土活動(dòng)層研究方面，張中瓊等［17］運(yùn)用基于融化指數(shù)的Stefan 公式，計(jì)算和預(yù)測(cè)了不同溫升速率下（0.04 ℃/a、0.02 ℃/a和0.017 ℃/a）青藏高原凍土活動(dòng)層厚度的變化特征；Chaves等［18］對(duì)南極洲的Keller半島的表層地溫進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，獲取了氣候溫升條件下活動(dòng)層厚度和凍土熱流的年際變化特征，證明了極地凍土熱收支與大氣熱收支的強(qiáng)烈正相關(guān)聯(lián)系；Wu 等［19］對(duì)2002—2012年北麓河地區(qū)10個(gè)野外觀測(cè)點(diǎn)的地溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該地區(qū)凍土活動(dòng)層厚度平均增加速度為4.26 cm/a，其主要誘因?yàn)橄募窘涤炅康脑黾樱粡埫鞫Y等［20］開發(fā)了基于水分和能量平衡的凍土水-汽-熱耦合數(shù)值模型，分析了降雨增加和溫升對(duì)凍土活動(dòng)層厚度和熱穩(wěn)定性的影響；Du等［21］依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，提出地表淺層土介電常數(shù)可用于預(yù)測(cè)所有類型凍土的活動(dòng)層厚度并給出了冪次擬合公式；李韌等［22］根據(jù)唐古拉觀測(cè)場(chǎng)太陽(yáng)輻射和凍土地溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了地表能量收支的季節(jié)變化規(guī)律以及其與凍土活動(dòng)層厚度的非線性變化過(guò)程.

本文依據(jù)青藏工程走廊帶凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度的野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合MODIS 和SRTM-DEM遙感數(shù)據(jù)，建立了多年凍土熱融蝕敏感性預(yù)測(cè)模型，并采用開放系統(tǒng)地氣耦合模型對(duì)未來(lái)氣候溫升模式下多年凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度變化進(jìn)行數(shù)值研究，建立二者與氣候溫升的相關(guān)關(guān)系，從而對(duì)青藏工程走廊帶未來(lái)多年凍土熱融蝕敏感性分布特征進(jìn)行預(yù)測(cè).

1 熱融蝕敏感性預(yù)測(cè)模型

1.1 凍土年平均地溫?cái)M合公式

凍土地溫受地表植被覆蓋情況、高程、地表溫度、降雨和大氣熱收支等多個(gè)因素影響. 本文依據(jù)野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以上述影響因素為變量，建立了青藏工程走廊帶凍土年平均地溫的多元回歸擬合公式［23］. 在進(jìn)行地溫計(jì)算時(shí)，首先采用多年凍土辨識(shí)Logistic模型對(duì)走廊帶多年凍土分布進(jìn)行辨識(shí)，凍土分布的概率計(jì)算式如下：

式中：P為多年凍土存在的概率；w0為擬合公式常數(shù)項(xiàng)；wi為與凍土分布有關(guān)的環(huán)境、地形等因子的量化指標(biāo)；αi為回歸方程系數(shù).

利用公式（2）就可以建立多年凍土存在與否與外部環(huán)境之間的聯(lián)系. 公式（2）中各參數(shù)及其回歸系數(shù)參見文獻(xiàn)［23］. 表1是采用多年凍土Logistic辨識(shí)模型與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況，表中切割值為0.7，即概率P大于0.7判斷為凍土，否則判斷為融土. 由表1可以看到，此模型對(duì)于非多年凍土和多年凍土的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率分別達(dá)到88.2%和93.3%，基本滿足辨識(shí)精度要求.

表1 多年凍土Logistic辨識(shí)模型與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比Tab.1 Comparison between prediction of permafrost logistic identification model and field observation

而后，對(duì)走廊帶內(nèi)127個(gè)地溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)的年平均地溫觀測(cè)數(shù)據(jù)和地溫相關(guān)影響因子進(jìn)行分析擬合，得到青藏工程走廊帶凍土年平均地溫多元線性回歸模型擬合公式：

式中：φ為緯度；H為高程；φ′為等效緯度；N為植被指數(shù)大于0 的算術(shù)平均值. 上述對(duì)應(yīng)位置數(shù)據(jù)可通過(guò)NASA發(fā)布的2000—2016年MODIS遙感數(shù)據(jù)和SRTM-DEM數(shù)字地形數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲得.

1.2 凍土活動(dòng)層厚度擬合公式

大量研究表明［19-21］，多年凍土活動(dòng)層厚度與凍土年平均地溫密切相關(guān)，且受地理區(qū)域、地表性狀、坡度等因素影響. 本研究基于青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土活動(dòng)層厚度的371個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)位置的地溫和遙感數(shù)據(jù)，建立了青藏工程走廊帶多年凍土活動(dòng)層厚度多元線性回歸模型：

式中：h為凍土活動(dòng)層厚度；B為擬合公式常數(shù)項(xiàng)；xi為與凍土分布有關(guān)的環(huán)境、地形等因子的量化指標(biāo)；βi為回歸方程系數(shù). 不同地溫條件下的具體數(shù)值參見表2.

表2 活動(dòng)層厚度擬合公式系數(shù)Tab.2 Coefficients of the active layer depth fitting formula

1.3 凍土熱融蝕敏感性多元線性回歸模型

熱融蝕敏感性反映了凍土自身對(duì)于外部氣候環(huán)境和工程構(gòu)筑物水-熱-力影響的響應(yīng)速率. 已有研究表明，熱融蝕敏感性與多年凍土年平均地溫和季節(jié)融化深度等參數(shù)均有一定聯(lián)系［1］. 表3為26組凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與凍土熱融蝕敏感性的相關(guān)性分析結(jié)果.

表3 凍土年平均地溫、活動(dòng)層厚度與熱融蝕敏感性參數(shù)相關(guān)性Tab.3 Partial correlation analysis among the permafrost thermal thawing sensitivity，the mean annual ground temperature and active layer depth

由表3結(jié)果可知，凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度兩參數(shù)與凍土熱融蝕敏感性顯著相關(guān)，對(duì)其進(jìn)行多元線性回歸，得到凍土熱融蝕敏感性多元線性回歸模型如下：

圖1為26個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)基于公式（5）所得的熱融蝕敏感性值與基于Kudryavtsev方法計(jì)算的熱融蝕敏感性數(shù)值的對(duì)比情況. 由圖1可知，本研究所提出的預(yù)測(cè)模型計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)［1］理論公式方法計(jì)算值具有較好的一致性. 預(yù)測(cè)模型的R2=0.935，說(shuō)明了本模型準(zhǔn)確性與可靠性.

圖1 凍土熱融蝕敏感性預(yù)測(cè)模型計(jì)算值與文獻(xiàn)［1］理論公式計(jì)算值比較Fig.1 Comparison between prediction values of permafrost thermal thawing sensibility and calculation results of empirical formula in Ref［1］

2 多年凍土年平均地溫與活動(dòng)層厚度數(shù)值預(yù)測(cè)模型

2.1 數(shù)值計(jì)算模型

通過(guò)建立統(tǒng)一的地氣耦合數(shù)值模型，研究氣候溫升背景下多年凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度隨時(shí)間的變化規(guī)律. 計(jì)算模型由空氣環(huán)境和天然地層構(gòu)成（圖2）. 為使計(jì)算結(jié)果更具一般性，天然地層簡(jiǎn)化為單一土性，同時(shí)考慮到青藏工程走廊帶表層土的分布特征，天然地層土性依據(jù)青藏公路沿線野外勘察結(jié)果取表層分布最為廣泛的礫石土［24］，天然土層的厚度取20 m. 為減少模型上部壁面邊界對(duì)于空氣區(qū)湍流計(jì)算的影響，空氣層的高度取20 m. 此外，為避免入口效應(yīng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，計(jì)算模型長(zhǎng)度取120 m.

氣象觀測(cè)資料表明，青藏高原5 m高度年平均風(fēng)速約為5.2 m/s［25］. 因而對(duì)于凍土地層內(nèi)外部的耦合傳熱過(guò)程采用二維非穩(wěn)態(tài)、湍流模型進(jìn)行數(shù)值求解. 在數(shù)值計(jì)算中，凍土地層上部空氣環(huán)境視為自由流體，并將空氣考慮為密度不變的不可壓縮氣體，采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型進(jìn)行湍流計(jì)算［26］：

式中：κ為湍流脈動(dòng)動(dòng)能；ηt為湍流脈動(dòng)所造成的動(dòng)力黏度；σκ為脈動(dòng)動(dòng)能的Pr數(shù)；Gκ為湍流脈動(dòng)動(dòng)能產(chǎn)生項(xiàng)；ε為湍流耗散率；σε為湍流耗散的Pr數(shù)；c1和c2為經(jīng)驗(yàn)常數(shù).

凍土地層的主要傳熱方式為熱傳導(dǎo)，本文采用顯熱容法處理相變熱對(duì)路基傳熱的影響，其控制方程為［27］：

式中：C*和λ*分別為各層固體材料的等效體積熱容和等效導(dǎo)熱系數(shù).

圖2 數(shù)值計(jì)算模型示意圖Fig.2 Schematic of numerical model

2.2 邊界條件與計(jì)算參數(shù)

為反映一年之中風(fēng)向變化對(duì)于凍土地層耦合換熱的影響，模型空氣區(qū)域左右邊界根據(jù)計(jì)算時(shí)刻的不同，分別取為速度入口邊界條件和充分發(fā)展的自由出流邊界條件，風(fēng)速v的取值按照其距地面高度的不同，設(shè)為與地面高度呈指數(shù)變化的函數(shù)形式：

模型的上邊界取溫度邊界類型，壁面溫度Tenv設(shè)為時(shí)間周期性變化函數(shù)：

式中：T0為年平均氣溫；g(t)為年地溫增幅；A為氣溫振幅；φ0為初始相位. 凍土地層左右兩側(cè)取絕熱邊界條件. 為模擬地?zé)釋?duì)于凍土層的熱效應(yīng)，凍土地層下表面設(shè)0.06 W/m2的熱流邊界條件［28］. 同時(shí)，為了體現(xiàn)出土層上表面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、地表與天空背景的長(zhǎng)波輻射換熱及地表水分蒸發(fā)導(dǎo)致的散熱等過(guò)程對(duì)于凍土地層溫度場(chǎng)的影響，故將地層表面設(shè)為厚度0.1 m的耦合內(nèi)熱源項(xiàng)的換熱壁面. 通過(guò)對(duì)各類換熱過(guò)程分析可知，地表耦合換熱壁面源項(xiàng)值QS的計(jì)算式為：

式中：α為吸收系數(shù)；Qsun為投射到地表的總太陽(yáng)輻射；Qr為地表對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)波輻射熱損失；Qe為地表通過(guò)水分蒸發(fā)帶走的熱量. 上述各項(xiàng)以及風(fēng)速和氣溫的取值或計(jì)算方法具體見文獻(xiàn)［10］和［24］.

采用FLUENT6.3.26軟件對(duì)氣溫增幅為0.022 ℃/a條件下青藏高原多年凍土年平均氣溫和活動(dòng)層厚度變化情況進(jìn)行了數(shù)值模擬. 數(shù)值計(jì)算基于二維非穩(wěn)態(tài)湍流模型，并采用隱式算法進(jìn)行數(shù)值求解. 空氣的定性溫度取0 ℃，凍土地層的物性取溫度相關(guān)的階梯函數(shù). 為體現(xiàn)外部環(huán)境周期性變化對(duì)于定圖地層耦合換熱的影響，環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、蒸發(fā)量等均設(shè)為隨時(shí)間年度周期性變化函數(shù). 計(jì)算時(shí)間設(shè)為50 a，計(jì)算殘差的收斂標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一取10-5.

3 計(jì)算結(jié)果與分析

3.1 凍土年平均地溫與活動(dòng)層厚度變化規(guī)律

基于所建立的地氣耦合數(shù)值模型，對(duì)氣候溫升條件典型類型凍土地層的年平均地溫與活動(dòng)層厚度進(jìn)行了模擬. 圖3 為年平均氣溫-0.5～-5.5 ℃、年度溫增0.022 ℃/a 工況條件下，凍土年平均地溫未來(lái)50 a 的變化情況. 由圖3可以看到，開始階段（第0年），年平均地溫與年平均氣溫基本相當(dāng)，以后隨著氣溫的逐年增加，凍土地層的年平均地溫也隨之增加. 且高溫凍土（T0＞-1 ℃）受氣溫年際增加的影響較小，低溫凍土（T0≤-1 ℃）受氣溫年際增幅的影響相對(duì)較大. 年平均氣溫-5.5 ℃工況下，其年平均地溫增加0.77 ℃.

圖3 不同年平均氣溫條件下凍土地層年平均地溫逐年變化情況Fig.3 Variations of annual average ground temperature of permafrost foundation under different annual average air temperature conditions

表4 為不同年平均氣溫條件下凍土活動(dòng)層厚度在2036 年和2066 年的變化情況. 由表可知，隨著氣溫年際上升（0.022 ℃/a），多年凍土活動(dòng)層厚度也隨之增加. 在年平均氣溫-1 ℃工況下，2036年的活動(dòng)層厚度相對(duì)于2016 年將增加0.54 m，2066 年將增加1.35 m；而在-5.5 ℃工況下，2036 年和2066 年的凍土活動(dòng)層厚度將僅分別增加0.09 m和0.43 m. 這說(shuō)明隨著凍土地溫的增加，凍土地層對(duì)于外界環(huán)境熱擾動(dòng)的響應(yīng)也在加強(qiáng)，外部換熱對(duì)于凍土地層的影響深度隨之增大. 此外，還可以看到高溫凍土的活動(dòng)層厚度在2036年或2066年的增加量將遠(yuǎn)大于低溫凍土，表明低溫凍土的熱融蝕敏感性要小于高溫凍土.

表4 不同年平均氣溫條件下凍土活動(dòng)層厚度的變化Tab.4 Variation of active layer depth under different ground temperature 單位：m

3.2 青藏工程走廊帶凍土年平均地溫分布預(yù)測(cè)

根據(jù)凍土年平均地溫的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，可求得2036年和2066 年凍土年平均地溫增幅與年平均氣溫的線性擬合公式：

式中：a和b分別為線性擬合公式系數(shù)，2036年預(yù)計(jì)為-0.133 9和-0.147 2，2066年預(yù)計(jì)為-0.023 7和-0.253 7.

將此擬合公式代入公式（5），并結(jié)合遙感MODIS 和SRTM-DEM 數(shù)據(jù)產(chǎn)品以及多年凍土Logistic 辨識(shí)模型［23］，進(jìn)行柵格運(yùn)算后，可得到未來(lái)20 a和50 a青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土年平均地溫分布（圖4）. 由圖4可知，青藏工程走廊帶內(nèi)融區(qū)和高溫凍土區(qū)主要存在于河流、谷地和盆地等區(qū)域，且隨著氣溫的逐年增加，低溫凍土（-7～-1.5 ℃）的區(qū)域逐漸變小，中高溫凍土區(qū)域（-1.5～0 ℃）和融區(qū)增大：至2036年時(shí)，低溫凍土、中高溫凍土和融區(qū)的比例將分別為45.6%、30.4%和24%；至2066年時(shí)，低溫凍土面積比例將由當(dāng)前的58.9%降低為28.2%，中高溫凍土比例將由當(dāng)前的30.8%上升為47.9%，說(shuō)明受全球氣候變暖的影響，青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土將逐年退化.

圖4 未來(lái)20年和50年后青藏工程走廊帶內(nèi)凍土年平均地溫分布Fig.4 Annual average ground temperature distribution of Qinghai-Tibet engineering corridor in the next 20 and 50 years

3.3 多年凍土熱融蝕敏感性分布特征

同理，基于凍土活動(dòng)層厚度的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，亦可求得2036年和2066年凍土活動(dòng)層厚度變化量與年平均氣溫的多項(xiàng)式擬合公式. 在此基礎(chǔ)上，綜合MODIS和SRTM-DEM遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品、多年凍土Logistic辨識(shí)模型，利用公式（3）和（4）計(jì)算每個(gè)圖像柵格未來(lái)20 a和50 a的年平均地溫和凍土活動(dòng)層厚度值，然后利用多年凍土熱融蝕敏感性預(yù)測(cè)模型進(jìn)行柵格運(yùn)算，可求得青藏工程走廊帶多年凍土熱融蝕敏感性分布預(yù)測(cè)圖.

依據(jù)文獻(xiàn)對(duì)于熱融蝕敏感性的劃分標(biāo)準(zhǔn)［29］，分別將所得結(jié)果依次分為不敏感型、弱敏感型、敏感型和極敏感型4類. 對(duì)于敏感系數(shù)區(qū)間分別為≤0.54、0.54～0.66、0.66～0.8和＞0.8，結(jié)果如圖5所示. 由圖5可知，隨著氣候逐步變暖，昆侖山、可可西里、風(fēng)火山和唐古拉山等地?zé)崛谖g敏感性為不敏感型凍土將大幅退化為弱敏感型凍土，而楚瑪爾河平原、北麓河盆地、烏麗盆地、通天河、沱沱河等地的敏感型凍土也將急劇退化為大片極敏感型凍土. 各類型凍土在2036 年和2066 年的比例變化如表5 所示. 可以看到，隨著氣候不斷變暖，青藏工程走廊帶內(nèi)凍土的熱融蝕敏感型凍土比例將大幅增加. 至2036年時(shí)，不敏感型、弱敏感型、敏感型和極敏感型4類凍土比例將分別為14.8%、14.4%、25.2%和19.2%，而至2066年時(shí)，極敏感型凍土比例將增長(zhǎng)1 倍以上，由當(dāng)前的16.5%上升到36.7%，且敏感型和極敏感型凍土將占整個(gè)走廊帶內(nèi)多年凍土區(qū)的78%以上，而不敏感型凍土將下降為不足當(dāng)前的一半. 還可以看到，走廊帶內(nèi)極敏感型凍土的增加比例將隨時(shí)間而加速增長(zhǎng)，相應(yīng)的非敏感型凍土將加速蛻變?yōu)槊舾行蛢鐾? 可以認(rèn)為，隨著環(huán)境溫度不斷增加，人類工程活動(dòng)的不斷加劇，青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土將變得更為脆弱.

圖5 青藏工程走廊帶多年凍土熱融蝕敏感性分布預(yù)測(cè)Fig.5 Distribution prediction of permafrost thermal thawing sensibility in QTEC

表5 青藏工程走廊帶多年凍土熱融蝕敏感性分布比例預(yù)測(cè)Tab.5 Prediction of the proportion distribution of permafrost thermal thawing sensibility in QTEC 單位：%

4 結(jié)論

青藏工程走廊帶多年凍土熱融蝕敏感性分布特征研究，可為走廊帶內(nèi)凍土環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、寒區(qū)工程構(gòu)筑物設(shè)計(jì)和建造提供科學(xué)依據(jù). 本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合MODIS和SRTM-DEM遙感數(shù)據(jù)，建立了多年凍土熱融蝕敏感性預(yù)測(cè)模型，并采用開放系統(tǒng)地氣耦合模型對(duì)氣候溫升模式下多年凍土年平均地溫和活動(dòng)層厚度變化進(jìn)行數(shù)值研究，給出了青藏工程走廊帶內(nèi)多年凍土區(qū)熱融蝕敏感性分布預(yù)測(cè)圖. 研究結(jié)果表明：

1）走廊帶內(nèi)凍土年平均地溫越低，其上升幅度隨氣候溫升越大，而活動(dòng)層厚度將隨地溫和氣溫的升高而增大，在年平均氣溫-1 ℃和-5.5 ℃工況下，年平均地溫和活動(dòng)層厚度增幅分別為0.023 ℃/1.35 m 和0.77 ℃/0.43 m.

2）融區(qū)和高溫凍土區(qū)主要分布在青藏工程走廊帶沿線的河流、谷地和盆地等區(qū)域，且隨著氣溫的逐年增加，至2066年低溫凍土區(qū)域比例將減少52.1%，高溫凍土區(qū)域和融區(qū)面積比例總計(jì)增大74.7%.

3）隨著氣候溫升，走廊帶內(nèi)多年凍土的熱融蝕敏感性將大幅增加，且極敏感型凍土的增加比例將隨時(shí)間而加速增長(zhǎng)，非敏感型凍土將加速蛻變?yōu)槊舾行蛢鐾? 至2066年時(shí)，極敏感型凍土比例將由當(dāng)前的16.5%上升到36.7%，且敏感型和極敏感型凍土將占整個(gè)走廊帶內(nèi)多年凍土區(qū)的78%以上.