高寒地区冻土活动层变化特征分析

利用1960-2010年黑龙江省83个气象站的冻土和0 cm地温资料,采用线性回归和多项式回归方法,分析了黑龙江省冻土活动层的时空变化特征,揭示了黑龙江省五个典型气候区域最大冻土深度的变化趋势与特征,讨论了黑龙江省冻土活动层的影响因子。结果表明：黑龙江省冻土活动层冻结开始于9月份,至冬季3月份冻土深度达到最大值,8月份时冻土厚度接近于0 cm。由北向南,最大冻土深度逐渐变小,冻结开始时间逐渐推迟,融化结束时间逐渐提前。黑龙江省最大冻土深度均呈显著减小趋势,存在明显的退化趋势。从年代际变化上看,20世纪90年代前黑龙江省最大冻土深度变化不大,最大冻土深度较深,90年代后最大冻土深度呈显著减小趋势。高纬度地区地温低,在同等条件下冻土深度较低纬度地区大。     

喀什地区1961—2010年最大冻土深度变化

利用1961～2010年喀什地区所属喀什市、莎车县、巴楚县、塔什库尔干县等4个代表性站50a的年最大冻土深度、冬季平均气温、极端最低气温、极端最低地温等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来喀什地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明,喀什地区平原多年平均最大冻土深度为48.1 cm,年际最大值与最小值深度差为82cm,随年际变化总体呈明显的减小趋势,其变化倾向率为-3.8cm/10a,年代际变化呈阶梯状逐渐减小,冻土深度减小主要受冬季平均气温升高的影响,气温每升高1℃,冻土深度减小7.75 cm;山区多年平均最大冻土深度为148.8cm,年际最大值与最小值深度差为88cm,随年际变化总体呈明显的减小趋势,其变化倾向率为-2.5cm/10a。     

喀什地区1961—201O年最大冻土深度变化

利用1961—2010年喀什地区所属喀什市、莎车县、巴楚县、塔什库尔干县等4个代表性站50a的年最大冻土深度、冬季平均气温、极端最低气温、极端最低地温等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来喀什地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明,喀什地区平原多年平均最大冻土深度为48．1cm,年际最大值与最小值深度差为82cm,年际变化总体呈明显的减小趋势,其变化倾向率为-3．8cm／10a,年代际变化呈阶梯状逐渐减小,冻土深度减小主要受冬季平均气温升高的影响,气温每升高1℃,冻土深度减小7．75cm;山区多年平均最大冻土深度为148．8cm,年际最大值与最小值深度差为88cm,年际变化总体呈明显的减小趋势,其变化倾向率为-2．5cm／10a。     

近50年来辽宁省冻土的时空变化特征

利用辽宁省61个气象站1964—2013年的冻土观测资料,采用线性回归、相关性分析、不同气候期对比等方法,结合ArcGIS分析了辽宁省冻土的空间和时间变化特征。结果表明:辽宁省冻土随纬度呈带状分布;土壤冻结具有明显的季节变化特征,冻结期在10月至翌年5月,冬末春初冻结的面积和深度达到最大值;冻结日自北向南逐渐推迟,消融日则相反;在全球变暖背景下,冻土深度随温度的上升而减小;大部分地区年平均气温和地表温度与最大冻土深度呈显著负相关,是影响冻土深度的重要因素;从各气候期100cm等深度线也可以明显看出最大冻土深度呈逐渐减小趋势。     

1985—2020年呼伦贝尔市冻土气候变化特征

利用1985—2021年呼伦贝尔市15个国家气象站各层地温、第一冻土层下限、最大冻土深度资料,研究呼伦贝尔市冻土气候演变特征,同时采用重标极差（R/S）和非周期循环分析,统计最大冻土深度等气象要素时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度,分析最大冻土深度等气象要素变化趋势和记忆周期。研究表明：（1）0cm地温、40cm平均地温、80cm平均地温都呈现出增大趋势,且0cm地温增大趋势最显著,特别是0cm地温最小值增大更加明显。（2）冻结持续日数呈缓慢减小趋势,其中中部偏北海拔超过600 m山区持续时间最长,西南部和东南部地区持续时间最短。（3）7月中旬冻土在北部地区开始,9月开始到10月下旬向西南和东南地区扩展,次年5月上旬至6月下旬自西南和东南地区向北部地区开始消失。（4）最大冻土深度呈现逐年减小趋势,突变年份出现在1988年,最大冻土深度在7－9月最浅,次年2－4月最深,10月－次年1月是最大冻土深度不断加深的过程,5－6月是最大冻土深度显著减小的时段,其中最大冻土深度最大值出现在西部偏南地区。（5）R/S和非周期循环分析表明,冻结持续日数和最大冻土深度未来减小趋势仍将持续,持续时间分别为10 a和8 a;0cm地温、40cm平均地温、80cm平均地温未来增大趋势仍将持续,持续时间都为12 a。     

近55 a佳木斯地区最大冻土深度变化特征及其影响因子的分析

利用1961-2010年佳木斯、富锦2个代表站55 a的最大冻土深度及影响冻土的降雪、冬季温度等资料,采用气候趋势系数和气候倾向率的方法,对1961年以来佳木斯地区最大冻土深度变化进行了分析。结果表明,佳木斯地区最大冻土深度年际变化呈减小趋势,西部减小趋势明显大于东部;影响最大冻土深度变化的主要因子是最大积雪深度和冬季平均降水量,而且两者是呈负相关,相关系数通过信度为0.001的显著性检验。     

1959—2018年沈阳地区冻土时空变化特征

利用1959年10月至2018年4月沈阳地区7个气象站逐日冻土观测资料、逐日平均气温、逐日平均地温及5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、40 cm地温观测资料,分析了近60 a沈阳地区最大冻土深度的时空变化特征,并探讨了其对气候变暖的响应。结果表明：近60 a来沈阳地区冻土一般在10月开始出现,翌年4月消融。1959-2018年沈阳地区年平均月最大冻土深度在2月和3月最大,10月最小;年最大冻土深度以-4.8 cm/10 a的速度显著变浅,年代平均最大冻土深度也呈变浅趋势。相关分析表明,近60 a沈阳地区日最大冻土深度与日平均气温、地温呈显著负相关关系,相关系数分别为-0.60和-0.72。Mann-Kendall检验表明,7个气象站年平均最大冻土深度均有突变发生,突变点大多出现在20世纪80年代。近60 a沈阳地区最大冻土深度开始日期和结束日期分别呈延后和提前趋势,趋势率分别为1.0 d/10 a和-3.2 d/10 a。1959-2018年沈阳地区平均冻土持续时间为164 d,年变化呈缩短趋势,趋势率为-4.4 d/10 a。     

近50年来中国季节性冻土与短时冻土的时空变化特征

在对中国冻土气象观测资料整理和分析的基础上, 研究了中国冻土分布的时空演变规律。主要分析了中国冻土分布的季节变化、冻土深度的空间变化, 以及冻结日期、解冻日期、冻结时间长度的空间分布特征, 同时也分析了以上各要素的时间变化特征。结果表明: 中国冻土分布广泛, 在我国东部的长江以北地区、西北地区及青藏高原地区均有分布; 其中季节性冻土具有显著的年内变化特征, 冻结一般从秋季开始, 冬末春初冻结的面积和深度达到最大, 春季逐渐开始融化, 夏季冻结的面积和厚度达到最小; 冻土的冻结过程和融化过程表现出各自不同的特征, 整个中国地区冻土的融化过程所持续的时间比冻结持续的时间长, 也更为复杂, 这与地形及土壤特性有着密切的关系; 近几十年来, 在全球变暖背景下, 中国冻土主要表现为最大冻土深度减小, 冻结日期推迟, 融化日期提前, 冻结持续期缩短, 以及冻土下界上升的总体退化趋势, 冻土的主要转型时期发生在20世纪80年代中期。     

滨州冻土层时空分布特征及预测模型研究

基于1981-2019年间滨州地区7个国家气象观测站资料,利用最小二乘法和R/S分析法分析了最大冻土深度时空变化特征和未来的持续性,并引入BP神经网络建立冻土深度预测模型.结果表明:(1)滨州市年最大冻土深度呈逐年减小趋势,其中减小趋势最大为滨州南部邹平县,最小为滨州北部无棣和沾化;(2)滨州各站最大冻土深度年际变化趋...     

山西最大冻土深度时空分布特征

基于山西68个气象观测站1960—2018年月最大冻土深度资料,应用EOF和小波分析等方法,研究山西年最大冻土深度的时空分布特征。结果表明:(1)1960—2018年山西68站平均年最大冻土深度平均值为71 cm,极端最大值为192 cm,极端最小值为7 cm。近59 a山西68站平均年最大冻土深度呈显著减小趋势,气候倾向率为-1.394 cm·(10 a)^(-1),且在1986年发生一次显著的气候突变。(2)山西68站平均年最大冻土深度存在准4 a周期。(3)山西年最大冻土深度空间分布整体上南浅北深、东浅西深。(4)山西年最大冻土深度EOF分解前2个模态的累积方差贡献率达58.4%,第1模态空间型为全省一致型,第2模态空间型为南北反向型。     

塔城地区1960-2018年季节性冻土的变化特征及影响因子分析

利用1960-2018年塔城地区9个气象观测站冻土深度及同期气温观测资料,采用数理统计方法分析了其分布状况、变化特征及其与气象因子的关系,结果表明：近59a塔城地区最大冻土深度均在120cm以上,大值区主要分布在中部、南部及托里,冻结初日最早出现于9月上旬,最晚结束于5月中旬;年最大冻土深度除额敏以4.00cm/10a的速率显著增多外,其余各站均表现为减少趋势,其中克拉玛依减幅最大;月际变化中1月、2月、5月、9月、10月仅个别站表现为增多趋势,其余站表现为减少趋势,而3月、4月、11月、12月9站均表现为一致的减少趋势;塔城地区最大冻土深度年际变异系数均表现为中等变异性,表明其对气候变化的响应较敏感;平均冻土深度年代际变化呈现“浅-深-浅-浅-浅-浅”的变化趋势,从1980年代开始平均冻土深度逐渐变浅;影响最大冻土深度变化的因子主要有年（月）平均气温、平均最低气温及气温日较差。     

1961-2007年台安县气候变化特征分析

在全球变化背景下,台安县气候变化地域特征明显。本文利用1961—2007年的气候资料,通过气候倾向率和Mann-Kendall检测等方法,研究了台安县气候变化特征。结果表明:近47 a来,台安县气候明显变暖,平均气温以0.34℃/10 a的速度上升,积温净增加约260 ℃或以上,冬季增温对气候变暖的贡献最大,直接导致冬季最大冻土深度以3.6 cm/10 a速度变浅。年降水量出现减少趋势,春、夏季降水量减少比较明显,极端降水日数无变化规律。四季日照时数明显减少,不利于绿色植物的光合作用。近47 a间,除了年平均最高气温和降水量外,平均气温、年日照时数、平均最低气温、最大冻土深度、大于等于10 ℃积温和大于等于0 ℃积温等要素都发生了显著突变,但突变时间存在差异。     

北京地区冻土时空分布特征

基于1981—2021年北京地区6个气象站的逐日最大冻土深度、平均气温、平均地表温度及5、10、15、20、40、80 cm地温等资料，分析了近40年北京地区最大冻土深度的时空分布特征及其与气温和地温的关系。结果表明：北京地区最大冻土深度总体呈变浅趋势，气候倾向率为-2.3 cm/10 a，各站点最大冻土深度变浅趋势从西到东呈逐渐减弱趋势。北京地区最大冻土深度与40、80 cm地温相关性最好，与地表温度相关性较差。选取2021至2022年北京地区冻土对比试验数据，评估测温式冻土自动观测仪观测精度，发现仪器安装至少一个冻融周期后与冻土人工观测吻合度更好，测温式冻土自动观测仪的观测精度与仪器安装位置的地下岩层、土质分布密切相关，需要在仪器稳定运行后根据当地实际优化算法和冻融阈值。     

The Influence of Climate Warming on Soil Frost on Snow-Free Surfaces in Finland

The influence of the predicted climate warming on soil frost conditions in Finland was studied using a climate scenario based on a Hadley Centre (U.K.) global ocean-atmosphere general circulation model (HadCM2) run. HadCM2 results were dynamically downscaled to the regional level using the regional climate model at the Rossby Centre (Sweden). The future period this study focuses on is the end of the 21st century. The study was limited to ground surface conditions in which snow has been removed. The predicted air temperature rise was interpreted in terms of changes in soil frost conditions using an empirical dependence that was found between measured soil frost depths and the sum of daily mean air temperatures calculated from the beginning of the freezing period. On average the annual maximum soil frost depth will decrease in southern and central Finland from the present approx. 100–150 cm by about 50 cm. In northern Finland the change will be from depths of about 200–300 cm to about 100–200 cm depending on station. The annual maximum soil frost depth in the future would thus be about the same in northern Finland as it is in the current climate in southern Finland. In southern Finland after about 100 years the ground will seldom be frozen in December and even in January there will be no soil frost in about half of the years. In Central and northern Finland the probability of completely unfrozen ground in December–March is very small, even in the future.