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。     

人工冻土观测的冻点对应的土壤温度研究

基于2018年12月至2020年3月喀左、沈阳、辽阳、满洲里4个国家级地面气象站人工冻土器与测温式冻土自动观测仪观测的资料,对人工冻土观测获得的冻点与测温式冻土自动观测仪获得的相应深度的温度进行对比分析。结果表明：人工冻土器获取的冻点对应的土壤温度与0℃总体一致,又不完全重合;0—35 cm深度范围,冻点对应的温度变化范围为-2~6℃,呈现跳跃性变化。35 cm以下深度范围,冻土冻点对应的温度变化范围为-0.5~1.0℃;融化过程冻点对应的平均温度高于冻结过程冻点对应的平均温度。从完全融化时间上来看,人工冻土器观测到的完全融化时间晚于测温式冻土仪0℃线完全消失的时间。人工冻土观测的实质是获得土壤温度0℃点所在位置。灌注不同台站水的冻土器内管在相同的温度环境下,冻结与融化状态无明显区别;人工冻土器内管冻结过程是温度和持续时间双重作用的结果,深层土壤温度变化缓慢,使得内管中的水冻结和融化需要的时间长。另外,作为接触式测温设备,减小外因产生的时滞是提高其灵敏度的重要环节,建议测温式冻土仪的外管壁使用温度滞后效应更小的金属外管。     

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。     

2019年辽宁及内蒙古冻土自动观测及其分钟数据的时间一致性检测

在辽宁省喀左站、辽阳站和内蒙古满洲里站统一安装5种型号冻土自动观测仪进行外场试验,采集2019年3—6月逐分钟冻土数据,采用纵横极值集合法,对采样数据进行时间一致性质量控制,与3站的人工定时数据进行对比分析。根据同期人工观测数据,判断冻土自动观测异常可疑数据和异常数据阈值,分别为5 cm和11 cm,据此开展验证。结果表明: 冻土自动观测仪分钟数据完整率为99.59%;冻土自动观测仪平均冻土层数与人工观测基本一致,符合冻土业务数据分布特性; 5种类型冻土自动观测仪均能较好地反映不同气候区域的冻土的分钟数据变化,冻土自动观测分钟数据质量控制阈值合理可靠。     

锡林郭勒盟近58a冻土深度的时空分布特征

利用锡林郭勒盟1961—2018年近58a有完整记录的11个气象站的最大冻土深度、冬季11月—翌年3月平均气温和平均地面最低温度资料,利用描述分析、线性趋势拟合、相关性检验、Mann-Kendall突变检验等方法,对锡林郭勒盟最大冻土深度的时间演变、空间分布及与气温、地温的关系进行了分析。结果表明:二连浩特市最大冻土深度的均方差和变差系数最大,稳定性最差;东乌珠穆沁旗、二连浩特市最大冻土深度变浅幅度最大,气候倾向率为-16.25cm/10a和-15.48cm/10a;20世纪70年代是近58a来最大冻土深度最深的时期;全盟11个站中有5个站最大冻土深度发生突变现象,其中一个站突变点在1982年,其他4个站突变点在1989—1991年;锡林郭勒盟最大冻土深度的空间分布特征为东深西浅、北深南浅;锡林郭勒盟各站11月到翌年3月平均气温和平均地面最低温度均呈上升的趋势;最大冻土深度和平均气温、平均地面最低温度均呈负相关,部分台站相关性显著,随着气温和地温的升高冻土深度在变浅。     

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。     

库尔勒-鄯善沿线可能最低地温和可能最大冻土深度及其重现期分析

在对库尔勒-鄯善沿线极端最低地温和最大冻土深度对比分析基础上,应用极值分布原理和谢赫特尔公式预测库尔勒-鄯善沿线今后50年、100年一遇极端最低地温和最大冻土深度及各深层地温.从中发现了最冷月40cm地温与最大冻土深度存在负相关关系,这对于输油管道的埋深等具有实用价值.     

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。     

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。     

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。     

大同市冻土气候变化初探

利用大同市所辖8个站1962—2012年地面气象观测记录中的冻土资料,采用线性倾向估计、累积距平等方法,分析大同市土壤开始冻结期、完全解冻期、冻结期及最大冻土深度的变化特征及其影响因素。结果发现：51年中大同市冻土主要表现为最大冻土深度减小, 开始冻结期推迟,解冻期提前, 冻结持续期缩短的总体变化趋势,冻土除了受气温的影响外,局地因素对最大冻土深度的影响较大。     

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。     

1962-2007年伊犁河谷冻土分析

利用1962--2007年伊犁河谷气象站冻土资料,分析了46a伊犁河谷季节性冻土变化情况。伊犁河谷冻土开始日期逐渐延后,各站的平均开始日期从10月29日延后到11月19日,推迟了20d。冻土结束日期提前,冻土持续时间缩短21d。平均冻土深度和最大冻土深度均减小,其中最大冻土深度从62．47cm减少到51．93cm。     

Impact of the anomalous thawing in the Tibetan Plateau on summer precipitation in China and its mechanism

The impact of the anomalous thawing of frozen soil in the late spring on the summer precipitation in China and its possible mechanism are analyzed in the context of the frozen soil thawing date data of the 50 meteorological stations in the Tibetan Plateau, and the NCEP/NCAR monthly average reanalysis data.Results show that the thawing dates of the Tibetan Plateau gradually become earlier from 1980 to 1999,which is consistent with the trend of global warming in the 20th century. Because differences in the thermal capacity and conductivity between frozen and unfrozen soils are larger, changes in the freezing/thawing process of soil may change the physical properties of the underlying surface, thus affecting exchanges of sensible and latent heat between the ground surface and air. The thermal state change of the plateau ground surface must lead to the thermal anomalies of the atmosphere over and around the plateau, and then further to the anomalies of the general atmospheric circulation. A possible mechanism for the impact of the thawing of the plateau on summer (July) precipitation may be as follows. When the frozen soil thaws early (late) in the plateau, the thermal capacity of the ground surface is large (small), and the thermal conductivity is small (large), therefore, the thermal exchanges between the ground surface and the air are weak (strong). The small (large) ground surface sensible and latent heat fluxes lead to a weak (strong) South Asian high, a weak (strong) West Pacific subtropical high and a little to south (north) of its normal position. Correspondingly, the ascending motion is strengthened (weakened) and precipitationin creases (decreases) in South China, while in the middle and lower reaches of the Changjiang River, the ascending motion and precipitation show the opposite trend.