李小聰+辛秋玲

摘要：凍土是土壤狀況的一個(gè)重要部分，凍土環(huán)境對(duì)農(nóng)牧事活動(dòng)、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(shí)間縮短。預(yù)計(jì)未來(lái)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(cè)，規(guī)范人為活動(dòng)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(zhǎng)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(cè)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的速度減小（圖1b）。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(zhǎng)，而凍土凍結(jié)時(shí)間明顯縮短，2013年凍土凍結(jié)時(shí)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(shì)

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(guò)程。從氣候因子來(lái)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(duì)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(duì)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(shì)（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(duì)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(duì)凍土的反饋?zhàn)饔靡膊蝗莺鲆?。由于工程活?dòng)對(duì)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(shì)

三、未來(lái)可能變化趨勢(shì)及影響

在未來(lái)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(lái)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(shì)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(lái)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(shí)間縮短、凍土深度變淺等退化問(wèn)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(dòng)層對(duì)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(chǎng)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(wèn)題。同時(shí)，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(zhǎng)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。

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