宮奎方

(西藏自治區(qū)水土保持局，西藏 拉薩 850000)

青藏高原是我國(guó)凍融侵蝕最集中和最強(qiáng)烈的區(qū)域[1]。青藏高原海拔高，氣溫日/季較差大，降水時(shí)段相對(duì)集中，凍融交替頻繁，反復(fù)的凍融過(guò)程會(huì)影響土壤的物理性質(zhì)，如團(tuán)聚體穩(wěn)定性、抗剪強(qiáng)度、可蝕性等，降低土地的生產(chǎn)能力，同時(shí)增加水力、風(fēng)力、重力侵蝕等的物質(zhì)來(lái)源，加重土壤侵蝕[2-7]，影響坡面土體的穩(wěn)定[8-9]。

西藏海拔高、氣溫低、溫差大的氣候特性為凍融侵蝕的發(fā)展創(chuàng)造了條件，凍融侵蝕是西藏最主要的侵蝕類(lèi)型，也是西藏所面臨的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一[10]。凍融侵蝕威脅著耕地、草地資源，為崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害創(chuàng)造了條件，加劇災(zāi)害的發(fā)生，從而嚴(yán)重威脅道路、堤壩等基礎(chǔ)設(shè)施及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，給當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和人民生活造成了一定的影響。西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔梯度特征研究是凍融侵蝕研究的必要補(bǔ)充，對(duì)完善和認(rèn)識(shí)凍融侵蝕具有積極作用，也是西藏開(kāi)展凍融侵蝕動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。

1 凍融侵蝕區(qū)下界的含義

凍融侵蝕是高寒地區(qū)由于溫度的變化，導(dǎo)致土體或巖石中的水分發(fā)生相變，體積發(fā)生變化，以及由于土壤或巖石中不同礦物的差異脹縮造成土體或巖石的機(jī)械破壞，被破壞的土體或巖塊在重力等作用下被搬運(yùn)、遷移、堆積的整個(gè)過(guò)程[11-12]。

一般認(rèn)為凍融侵蝕發(fā)生在多年凍土區(qū)，然而人們發(fā)現(xiàn)在多年凍土區(qū)外圍100～300 m的范圍內(nèi)，外力作用仍以凍融作用為主，地貌類(lèi)型也以凍融侵蝕地貌(冰緣地貌)為主[13-15]。冰緣區(qū)與多年凍土區(qū)就其冰緣地貌形成環(huán)境條件及形態(tài)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，二者之間存在許多共同之處，一些實(shí)屬冰緣的形態(tài)在多年凍土區(qū)之外亦有出現(xiàn)。因此，如果以西藏多年凍土區(qū)的下界作為凍融侵蝕區(qū)的下界，顯然縮小了凍融侵蝕區(qū)的范圍。凍融侵蝕區(qū)的下界與凍土學(xué)中冰緣區(qū)的下界更為接近，取冰緣區(qū)的下界作為凍融侵蝕區(qū)的下界更為合理。

2 凍融侵蝕區(qū)下界的確定方法

2.1 凍融侵蝕區(qū)下界的確定依據(jù)

凍融侵蝕區(qū)的下界比多年凍土區(qū)的下界低100～300 m。邱國(guó)慶等[15]利用青藏高原78個(gè)氣象站的資料對(duì)青藏高原凍土區(qū)的年平均氣溫與緯度、經(jīng)度、海拔的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析，認(rèn)為在青藏高原多年凍土帶下界大致與年平均氣溫-2～-3 ℃界線相當(dāng)。據(jù)此，選擇年平均氣溫-2.5 ℃作為青藏高原多年凍土帶的下限，并認(rèn)為在此基礎(chǔ)上再降低200 m作為凍融侵蝕區(qū)的下界是可行的。因此，取年均溫-2.5 ℃的海拔值減去200 m作為西藏凍融侵蝕區(qū)下界。

2.2 凍融侵蝕區(qū)下界確定方法

根據(jù)張建國(guó)等的推導(dǎo)，凍融侵蝕區(qū)下界海拔可通過(guò)公式計(jì)算[11]，即

(1)

式中：H為凍融侵蝕區(qū)下界海拔，m；X1為緯度，(°)；X2為經(jīng)度，(°)。

提取方法如下：①?gòu)闹袊?guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)鏡像網(wǎng)站(http://datamirror.csdb.cn)下載SRTM DEM數(shù)據(jù)。②采用DEM提取緯度(X1)圖層和經(jīng)度(X2)圖層；③計(jì)算凍融侵蝕區(qū)下界海拔(H)圖層；④利用DEM圖層與下界海拔圖層計(jì)算凍融侵蝕區(qū)下界海拔以上區(qū)域圖層；⑤疊加凍融侵蝕區(qū)下界海拔以上區(qū)域圖層和土地利用類(lèi)型圖，在凍融侵蝕區(qū)下界海拔以上區(qū)域圖層中剔除冰川、湖泊等。

3 凍融侵蝕區(qū)分布特征

3.1 凍融侵蝕區(qū)分布范圍

西藏凍融侵蝕區(qū)分布面積大，成片集中分布于藏北、藏西，在藏南及藏東主要呈島狀分布于山體上部(見(jiàn)圖1)。各地(市)凍融侵蝕區(qū)分布差異明顯，主要分布在那曲市和阿里地區(qū)，該區(qū)域土壤侵蝕類(lèi)型以凍融侵蝕為主；林芝市和山南市凍融侵蝕區(qū)分布較少，凍融侵蝕不是該區(qū)域的主要土壤侵蝕類(lèi)型；拉薩市、日喀則市和昌都市凍融侵蝕區(qū)面積占全區(qū)凍融侵蝕面積比例較小，但也占到本區(qū)域土地面積的近一半，說(shuō)明凍融侵蝕也是其主要侵蝕類(lèi)型之一。

圖1 西藏凍融侵蝕區(qū)空間分布

3.2 經(jīng)向分布梯度特征

以經(jīng)度1°、緯度1°為格網(wǎng)，獲取每個(gè)格網(wǎng)中凍融侵蝕區(qū)分布最低海拔，該海拔值即為該格網(wǎng)區(qū)域凍融侵蝕區(qū)下界海拔，將沿經(jīng)度方向變化數(shù)據(jù)用曲線表示，結(jié)果見(jiàn)圖2。圖2表明，西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔不同區(qū)域間差異大，從3 800 m至4 900 m，差異達(dá)1 100 m；凍融侵蝕區(qū)下界海拔具有從東到西遞增的梯度特征，93°E以東基本低于4 500 m，93°E以西基本高于4 500m；凍融侵蝕區(qū)下界海拔東部差異大于西部，東部多在3 800 m至4 500 m之間，相差達(dá)700 m，西部多在4 500 m至4 900 m間，相差400 m。

圖2 西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔經(jīng)向分布

3.3 緯向分布梯度特征

以經(jīng)度1°、緯度1°為格網(wǎng)，獲取每個(gè)格網(wǎng)中凍融侵蝕區(qū)分布最低海拔，將沿緯度方向變化數(shù)據(jù)用曲線表示，結(jié)果見(jiàn)圖3。圖3表明，凍融侵蝕區(qū)下界海拔從南至北仍具有梯度變化特點(diǎn)，變化幅度小于沿經(jīng)度方向的變化。在西部(86°～90°E間)表現(xiàn)為南高中低北高，以31°～33°N間較低；在東部(92°～97°E間)表現(xiàn)為南高北低，同樣以31°～33°N間較低，再往北的區(qū)域不在西藏境內(nèi)，但從地貌上看與西藏北部類(lèi)似，在同經(jīng)度范圍凍融侵蝕區(qū)下界海拔也是增高的。從圖1、圖2還可以看出，在29°～32°N間，西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔在所有經(jīng)度范圍內(nèi)(80°～97°E)均表現(xiàn)為南部高于北部。

圖3 西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔緯向分布

3.4 各地區(qū)分布下界差異

以縣級(jí)行政區(qū)為單元統(tǒng)計(jì)各區(qū)域凍融侵蝕區(qū)下界海拔，結(jié)果見(jiàn)表1和圖4。西藏7個(gè)地(市)區(qū)域跨度大，難以表現(xiàn)出顯著的梯度特征，但從總體上可以看出是東部低南部高。7個(gè)地(市)中，凍融侵蝕區(qū)最低下界海拔以位于東部的昌都市最低，為3 806 m；位于藏南的山南市最高，達(dá)4 592 m；其余5個(gè)地(市)從低到高依次是日喀則市(4 170 m)、那曲市(4 219 m)、阿里地區(qū)(4 295 m)、林芝市(4 357 m)、拉薩市(4 523 m)。各地(市)內(nèi)凍融侵蝕區(qū)下界變幅較大，變幅最大的是日喀則市，達(dá)816 m，其次是昌都市，達(dá)602 m；變幅較小的是拉薩市和山南市，為200 m左右；那曲市、阿里地區(qū)和林芝市變幅為400 m上下。

表1 西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔統(tǒng)計(jì)

圖4 西藏各地(市)凍融侵蝕區(qū)下界海拔

從縣域范圍看，凍融侵蝕區(qū)下界海拔最低值出現(xiàn)在昌都市的芒康縣，為3 806 m；最高值出現(xiàn)在日喀則市的亞?wèn)|縣，為4 986 m。

4 結(jié) 論

西藏凍融侵蝕區(qū)分布廣，成片集中分布于藏北、藏西，在藏南及藏東主要呈島狀分布于山體上部；各地(市)凍融侵蝕區(qū)分布差異明顯，凍融侵蝕區(qū)主要分布在那曲市和阿里地區(qū)，該區(qū)域以凍融侵蝕為主，林芝市和山南市凍融侵蝕區(qū)分布較少。

西藏凍融侵蝕區(qū)下界海拔不同區(qū)域間差異大，從3 800 m至4 900 m，差異達(dá)1 100 m；凍融侵蝕區(qū)下界海拔具有從東到西遞增的經(jīng)向梯度特征，以及從南至北先由高降低再升高的緯向梯度特征。從行政區(qū)域看，西藏7個(gè)地(市)區(qū)域跨度大，難以表現(xiàn)出顯著的梯度特征，但從總體上可以看出是東部低南部高。