1990-2022年气候变化对玉树地区季节性冻土的影响.pdf

65PRATACULTUREOINGHAIJun.20232023年6 月Vol.32.No.2业海第2 期第32 卷草文章编号：10 0 8-14 4 5(2 0 2 3)0 2-0 0 6 5-0 89902022年气候变化对玉树地区季节性冻土的影响山发梅，张得香？，玉红英！（1.三江源生态气象分中心，青海玉树8 15 0 99；2.玉树市气象局，青海玉树8 15 0 99）摘要：利用1990 2 0 2 2 年玉树地区5 个观测站的冻土深度、地温、气温、气温日较差、积雪日数、降水和日照等观测资料，采用现代气候诊断分析方法，对冻土特征及其变化进行了分析。结果表明，近33a来：（1）各站年平均气温呈明显的上升趋势；（2）冻土开始结冻日期杂多最早，依次为杂多、治多、曲麻莱、玉树、囊谦；完全消融日期囊谦最早，依次为囊谦、玉树、杂多、治多、曲麻莱；年冻土深度从深到浅依次为曲麻莱、治多、杂多、玉树、囊谦，与年平均气温从低到高的次序一致；（3）冻土呈退化趋势；（4）影响冻土的主要气象因子为气温、气温日较差、地温、积雪日数；（5）冻土不同时期降水量、日照与地温相关性比较复杂，对冻土的冻结与消融的影响，存在时间与地域的差异。关键词：玉树地区；气候变化；冻土特征；影响中图分类号：S812.1；P4 6 7文献标识码：A玉树地区位于三江源区西南部，是长江、黄河和澜沧江的发源地，是最为重要的水源涵养区。季节性冻土中的水分是植被可利用水分的主要来源，也为成片、成带分布的沼泽草甸与沼泽湿地发育提供了必要的条件1。青海高原冻土出现季节冻土面积增大、多年冻土萎缩、冻土下界上升、冻土温度上升、季节冻结时间缩短、冻土深度变浅等一系列的退化问题【2 。李林等3 研究认为：海拔高度、经纬度、坡度、坡向等地形因子和气温、降水、云量、积雪等气候因子，对青海季节冻土的分布和演变具有显著影响。因此，分析玉树地区近30 多年季节性冻土冻融特征及气候变化的影响，可在农作物播种期预测、草地返青预测、植被保护、湿地变化等生态保护与修复以及地方重大建设工程施工提供科学参考1研究区概况及资料与方法1.1研究区概况玉树藏族自治州位于青海省西南，青藏高原腹地的三江源头，地理位置介于东经89279739，北纬314 5 36 10，属典型的高原高寒气候。全年无四季之分，只有冷暖两季之别，冷季长达7 8 个月，暖季4 5 个月。年平均气温0.8、降水量4 91mm，日照时数2 5 0 6.5 h，最大冻土深度14 9.7 cm，全州各县地理方位见图1。收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 9作者简介：山发梅（197 4-），女，本科，工程师，主要研究方向为草地生态、气候分析。E-mail:6620233年第2 期第32 卷青海草业N37%0.0北-3600T北-3500北-治多县3400北-海拔高度3300北3,6443,7983.7983200北-3,9283,928 4,0234.,0234.08631.00T北-县界玉树气象观测站4.0864,179890东9100东9300东9500东9700”东990:0东图1玉树州各县地理方位图1.2资料与方法选取玉树地区5 个冻土观测站1990 2 0 2 2 年逐月冻土深度、地温、气温数据，对其进行严格检查和质量控制以确保数据的准确和可靠。所选取的5 个气象观测站点位于玉树市、杂多县、囊谦县、曲麻莱县、治多县，能较为全面的反映玉树地区季节性冻土的冻融特征。根据中国气象局地面气象观测规范（中国气象局，2 0 0 3），定义上一年9月1日后，第一天冻土厚度稳定不为零的日期作为冻结初始日，以当年8 月31日前最后一天冻土厚度稳定为零的日期作为完全融化日；上一年9月1日之后开始结冻的第一天作为冻结年的第1天，以此类推，将冻结初始日和完全融化日的日期转换成天数进行统计分析；从上年开始结冻日期至次年完全融化日期为一个冻土周期。数据统计、处理、分析用spss19、Ex c e l 2 0 0 7软件进行，空间分布用ARCGIS作图。2结果与分析2.1冻土特征2.1.1冻土开始冻结特征分析玉树地区5 个站冻土开始冻结时间，结果显示：杂多最早，囊谦最晚；完全融化时间：囊谦最早，曲麻莱最晚；年平均最大冻土深度曲麻莱最大，囊谦最小，见表1。表1玉树地区各站冻土冻融特征表站名最大冻土深度多年均值/cm开始冻结期完全融化期玉树9211 月18 日4月4 日囊谦6412月13日3月14 日杂多14310月2 4 日4月2 7 日治多17811月2 日4月2 9日曲麻莱19211月5 日5月1日2.1.2冻土深度变化特征分析玉树地区5 个站冻土深度变化特征，结果显示，各站年最大冻土深度，除玉树站外其余站点呈减小趋势（图2，表2）。因玉树站地震后搬迁，将时间段分为地震前（1990 2 0 10 年）与地震后（2 0 11 2 0 2 2 年），结果发现，地震前玉树年最大冻土深度呈减小趋势，减小的倾向率为-2.0 7 cm/a，地震后年最大冻土深度呈增加趋势，增加的倾向率为2.5 3cm/a，这可能与地震前后观测点位置的变化，地下层土质的变化等有关表2玉树地区各站冻土特征变化趋势站名冻土特征年际变化变化趋势玉树开始冻结期1.20推迟完全消融期-0.59提前最大冻土深度0.91增加囊谦开始冻结期2.20推迟完全消融期-1.18提前最大冻土深度-0.35减小杂多开始冻结期1.10推迟完全消融期0.11推迟671990冻土的影响山发梅等续表站名冻土特征年际变化变化趋势最大冻土深度-1.30减小治多开始冻结期1.75推迟完全消融期-0.26提前最大冻土深度-0.31减小曲麻莱开始冻结期1.50推迟完全消融期-0.32提前最大冻土深度-1.56减小2.1.3冻土随时间变化特征分析玉树地区5 个站冻土特征随时间变化发现，全地区5 个站冻土开始冻结期呈推迟趋势，完全消融期除杂多站以0.108d/a的倾向率推迟外，其余站均呈提前趋势（图3，表1），全地区无冻土日数增加。玉树1990 2 0 10 年最大冻土深度120(W）干100y=-1.9113x+104.94R2=0.66558060402001990年1994年1998年2002年2006年2010年玉树2 0 11 2 0 2 2 年最大冻十深度250200（）干y=2.528x+97.985150R3=0.0452100502011年 2 0 12 年 2 0 13年2 0 14 年 2 0 15 年 2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年 2 0 19年2 0 2 0 年2 0 2 1年 2 0 2 2 年囊谦1990 2 0 2 2 年最大冻土深度：220200180(）干160140120100y=-0.3546x+70.99880R*=0.015960402001990年1994年1998年2002年 2006年2010年2014年 2018年2022年杂多1990 2 0 2 2 年最大冻土深度260240220y=-0.3058x+183.29200R=0.02051801601401201008060402001990年1994 年1998 年2 0 0 2 年2 0 0 6 年2 0 10 年2 0 14 年2 0 18 年2 0 2 2 年治多1990 2 0 2 2 年最大冻土深度260240220y=-0.3058x+183.29200R2=0.02051801601401201008060402001990年1994 年1998 年2 0 0 2 年2 0 0 6 年2 0 10 年2014年2 0 18 年2 0 2 2 年曲麻莱1990 2 0 2 2 年最大冻土深度280260(）干240220Y=-1.5856x+218.02200R3=0.30931008060402001990年1994年1998 年2 0 0 2 年2 0 0 6 年2 0 10 年2 0 14 年2 0 18 年2 0 2 2 年图2 玉树地区5 个站年冻土最大深度随时间变化图68九夕达上达灶红友2023年第2 期第32 卷青海草业2.2气候对季节性冻土的影响冻土的形成与地表面的辐射一热量交换密切相关，土壤热交换量是连接空气与冻土层上部土层热状况的纽带。气温、降水、日照以及积雪等气候因素都会对地表面的辐射和热量交换产生影响，从而影响到冻土的变化，冻土层的进化和退化即冻土层厚度的增大和减少、冻土形成或完全消失等。为进一步探明气候因子对季节性冻土特征的影响，以冻土开始结冻的月份为冻土始冻期，以最后一天冻土存在的月份为冻土终止期。玉树冻土冻融特征图12月2 0 日11月2 0 日10月2 1日y=1.M82x+452089月2 1日R*=0.21968月2 2 日终日7月2 3日一初日6月2 3日线性（终日）.线性（初日）5月2 4 日y=-0.5929x+450274月2 4 日R*=0.13283月2 5 日2月2 3日1990年1994 年1998 年2 0 0 2 年2 0 0 6 年2 0 10 年2 0 14 年2 0 18 年2 0 2 2 年囊谦冻土冻融特征图1月2 9日y=2.2032x+4519712月30 日R=0.498511月30 日10月31日M10月1日9月1日初日8月2 日一终日7月3日6月3日线性（初日）5月4 日y=-1.1788x+45034线性（终日）4月4 日RZ=0.28813月5 日2月3日19901994199820022006 2010 201420182022年年年年年年年年年冻多冻工你融特图12月15 日11月15 日10月16 日9月16 日y=1.0976x+44834.R3=0.3068月17 日初日7月18 日一终日6月18 日y=0.1083x+44658线性（初日）5月19日R*=0.0046线性（终日）4月19日3月2 0 日2月18 日1990199419982002220062010201420182022年年年年年年年年年治多冻土冻融特征图12月5 日11月5 日10月6 日467x+448129月6 日R=0.50828月7 日一终日7月8 日一初日6月8 日y=-0.2567x44682R3=0.0105线性（终日)5月9日线性（初日）4月9日3月10 日2月8 日199019941998200220062010201420182022年年年年年年年年年曲麻莱冻土冻融特征图12月10 日VW11月10 日10月11日y=1.4953x+45212R3=0.42549月11日终日8月12 日7月13日初日6月13日线性（终日）=-0.3162x+450625月14 日=0.0332线性（初日）4月14 日3月15 日199019941998200220062010201420182022年年年年年年年年年图3玉树地区5 个站冻土特征随时间的变化趋势图2.2.1气温玉树地区各站年平均气温都在呈不同斜率的上升趋势，其中治多、曲麻莱、杂多上升趋势较为明显（图4）。冯晓莉等【4 有关气温对季节冻土的影响研究表明，年平均气温与冻土的年变化深度、季节冻结和融化层底面之间都有良好的相关关系。目前，多名学者已研究得出：地温与冻土冻结和消融呈明显的负相关关系58为进一步探析气温、气温日较差及地温之间的关系，以T为月平均气温与地温的相关系数，Tm为月平均气温日较差与地温的相关系数，进行统计分析得出结果（表3）：冻土冻结初始月、完全融化月，平均气温与同期平均地面温度呈显著的正相关关系，达到99%信度的显著性水平。而平均地面温度和平均气温日较差的关系较为复杂，表现出明显的地区差异。春季升温明显、平均气温日较差大的玉树站、杂多站正相关性显著；年平均气温日较差较大的曲麻莱站与平均地面温度表现出明显的负相关；其余相关性不明显各站冻土初始月、完全消融月平均气温与平均地温的相关系数均在0.6 9以上；年平均气温6919902022变化对玉树对地冻土的影响山发