近45年青藏高原土壤温度的变化特征分析

利用青藏高原60 个气象站1960-2005 年的土壤温度观测资料, 采用Mann-Kendall 法和功率谱方法对不同深度土壤温度的时间变化进行趋势突变和周期检验, 并以主成分方法考察 其空间分布特征。分析结果发现青藏高原浅层土壤温度自1970 年以来升高趋势明显, 1969-1970 年为明显的突变点; 40~320 cm 的深层土壤温度存在3.25 年的显著周期变化; 浅 层土壤温度空间特征则主要体现为全区一致型和南北反向变化型。同时以浅层土壤温度梯度 (10~20 cm) 的变化特征讨论了青藏高原地气间能量的交换关系以及浅层土壤温度梯度对高原 多年冻土的响应, 认为高原地气温差和浅层土壤温度梯度之间存在一种涨落机制, 体现的是 高原地气间的耗散结构关系; 而浅层土壤温度梯度分布特征对高原多年冻土有明显的响应。     

试论青藏高原多年冻土类型的划分

本文采用综合分析与主导因素相结合的原则，以干燥度作为主要指标并参考年降水量，年平均相对湿度及气温较差等，结合地形因素将青藏庙的多年冻土划分为：湿润，亚湿润，半干旱，干旱和极干旱５种类型，并对各类型代表性和冻土地区进行分别论述。     

青藏高原近40年来的降水变化特征

利用我国青藏高原地区的1961-2000年56个气象站的逐月降水资料,通过计算降水量的距平百分率,分析了青藏高原自1961至2000年以来降水量变化的趋势和1961-2000年以来各季降水量变化趋势,发现:青藏高原近40年来降水量呈增加趋势,降水量的线性增长率约为1.12mm/a。再将高原划分为四个季节,分析了各季40年来的降水量的变化情况得出:春季降水量年际变化较大,秋季降水量变化不明显。夏季降水量值较大而降水变化幅度较小,冬季降水量变化则与夏季相反。通过将青藏高原分为南北两个地区,分析了两个区的年降水量和四个季节的降水量的变化得出:高原南区1961-2000年降水量呈增加的趋势,降水量的线增长率为1.97 mm/a,春季和冬季降水量年际变化较大,夏季降水量变化不明显,秋季降水量略有增加;北区年降水量和夏季的降水量变化较小,秋季降水量的年际变化较大,冬季降水量变化最大。对青藏高原的南北两区用Mann-Kendall方法进行突变分析,显示高原南区分别在1978年和1994年发生突变,北区没有发现突变。     

青藏高原风沙堆积对多年冻土影响研究进展

受全球气候变化和人类活动影响,青藏高原上的土地沙漠化正呈现加速发展态势。沙漠化产生的风沙堆积势必改变地表辐射和能量平衡状况,对较为敏感和脆弱的多年冻土环境造成影响,并可能影响青藏铁路路基的稳定性。因此,研究积沙对多年冻土的影响对于高原沙害防治、多年冻土保护和道路工程建设都具有重要的理论及现实意义。目前,前人已在青藏高原地表能量平衡研究方面取得了一些成果,并开始关注积沙对冻土温度影响问题。然而,由于已有观测资料的连续性、同步性和可比性等局限,对积沙地表辐射和能量平衡方面的研究还比较薄弱,积沙对冻土温度过程影响的研究结果尚不一致,而积沙对路基影响的问题也亟待开展研究。为此,本文提出了加强定位观测、开展室内低温实验以及数值模拟等建议,以期对今后的深入研究起到抛砖引玉作用。     

青藏高原西部区域多年冻土分布模拟及其下限估算

准确评估青藏高原西部多年冻土的空间分布及多年冻土下限深度情况对该区地下水资源利用、生态环境保护有重要意义.本文依托科技基础性工作专项“青藏高原多年冻土本底调查”在该区及周边取得的冻土调查资料,利用遥感数据和扩展地面冻结数模型模拟了该区多年冻土的空间分布,调查区的模拟验证表明该方法有较高的精度.在此基础上,根据有限的地温实测资料建立了地温与位置、高程、坡向和太阳辐射的关系,并根据地温-下限关系估算了该区多年冻土下限深度的分布情况.研究表明,该区有多年冻土约占36.9%,季节冻土占57.5%,多年冻土主要分布在34°N~36.5°N范围的喀喇昆仑、西昆仑一带,季节冻土主要分布在塔里木盆地和34°N以南地区.阿里高原及以南是岛状多年冻土分布区域,其多年冻土分布面积少于此前出版的冻土图所绘制的.青藏高原西部区域的多年冻土下限深度整体表现为由东南-西北逐渐加深.     

基于MODIS温度的青藏高原多年冻土活动层厚度变化研究

基于MODIS温度数据,采用TTOP模型和Stefan公式模拟了青藏高原地区的冻土分布并计算了活动层厚度,并与地面观测结果进行了对比。结果表明：2003—2019年青藏高原多年冻土面积为1.01×10⁶ km²;多年冻土活动层厚度区域平均值为1.79 m, 活动层厚度区域平均的变化率为3.67 cm/10a,且草甸地区的变化率明显大于草原地区,5100~5300 m高程带的活动层厚度变化速率最大。     

青藏高原近50年来气温变化特征的研究

通过对我国青藏高原地区,1951～2000年的年平均气温、日最高气温、日最低气温随时间变化规律的分析发现：青藏高原近50年来年平均气温、日最高气温、日最低气温随时间均呈增温态势;日最低气温的增温比日最高气温的增温更显著;20世纪90年代以来气温明显偏高;但也有新的特点即：一月份日最高气温进入90年代不但没有变暖这反而是降底的;80年代后期年平均气温、日最高气温、日最低气温发生了显著的变暖突变。     

青藏高原近30年气候变化趋势

以1971~2000年青藏高原77个气象台站的观测数据 (最低、最高气温,日照时数,相对湿度,风速和降水量) 为基础,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith模型,并根据我国实际状况对其辐射项进行修正,模拟了青藏高原1971~2000年的最大可能蒸散,并由Vyshotskii模型转换为干燥度,力求说明近30年青藏高原的气候变化趋势,以及干湿状况的空间分布。应用线性回归法计算变化趋势,并用Mann-Kendall方法进行趋势检验。结果表明：青藏高原近30年气候变化的总体特征是气温呈上升趋势,降水呈增加趋势,最大可能蒸散呈降低趋势,大多数地区的干湿状况有由干向湿发展的趋势。气候因子与地表干湿状况间并不是线性关系,存在很大的不确定性。     

近34 a青藏高原年气温变化

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日日平均气温、日最高气温和日最低气温资料进行了统计，用REOF方法进行了分区，并讨论了趋势变化，结果表明：①无论年平均气温，还是年平均最高气温和最低气温，以35°N为界的南北变化的区域特征明显。在年平均气温和年最低气温中，西藏地区的累计方差比青海地区大，年最高气温中青海地区的累计方差比西藏地区大。②青藏高原地区年温度的分布主要取决于海拔高度、地理位置和地形的影响，而年温度的标准差与高原地区年降水的分布相似,但趋势相反，标准差大的区域主要在高原的西北部和四川的西南部。③高原大部分地区年平均气温、年最高和最低气温基本上是以增温的趋势为主，高原的西北部地区年平均气温增温幅度最明显，尤其以柴达木盆地增温幅度最大，增加幅度为0.8℃·(10a)-1以上。年最高温度青海的增幅比西藏明显，而年平均最低温度西藏的增幅比青海明显。     

近数十年来青藏公路沿线多年冻土变化

青藏高原70年代比60年代的平均气温升高0.2～0.4℃,气候转暖导致目前公路沿线浅层多年冻土多呈退化趋势。在南、北界附近的岛状冻土区内,年平均地温升高0.2～0.3℃,多年冻土层减薄3～5m或完全消失;在连续冻土区内,年平均地温升高0.1～0.2℃。多年冻土层温度和厚度变化要滞后于气候变化,滞后时间和影响深度与冻土层的岩性、含水量有关。近数十年的气候变化对20m深范围内多年冻土温度和厚度产生较明显的影响。     

考虑局地因素坡向影响的青藏高原工程走廊冻土分布与制图研究

通过Pearson相关性分析,选取对青藏高原工程走廊多年冻土分布影响较大、在GIS技术支持下较容易量化的坡向因子,结合走廊内2000—2010年29个钻孔点的地温监测数据,建立了年均地温与坡向、纬度和高程的关系模型。根据高原冻土工程地温分带指标,制作了工程走廊内符合实际的冻土分布图,由面积统计结果知:多年冻土区占整个区域的94.06%,其中,低温稳定带占多年冻土区面积的15.94%,主要分布在风火山和可可西里的高山基岩区;低温基本稳定带占16.97%,主要分布在风火山及可可西里丘陵地带;高温不稳定带占48%,主要分布于可可西里和北麓河盆地东缘;高温极不稳地带占19.09%,主要分布于北麓河盆地和楚玛尔河高平原。     

青藏高原沙漠化与冻土相互作用的研究

利用青藏高原地表热量平衡和长期地温观测的资料探讨高原沙漠化与冻土的相互作用,发现沙丘下或厚沙层覆盖地段下的地温较邻近天然无沙地表有所升高,而薄沙层覆盖地段下的地温反而比天然无沙地表有降低的趋势。分析造成高原冻土区沙漠化的因素有些与其它沙漠化区相似,但有些因素与高原冻土有关并具有特殊性。高原冻土层与土地沙漠化二者之间相辅相成、相互制约、相互作用、协调演化,构成了目前高原冻土区生态平衡系统。     

青藏高原工程走廊冻土分布模型及其变化趋势

青藏高原工程走廊多年冻土是地气系统相互作用的产物,气候环境决定了其分布的宏观格局,但局地因素如坡向等,在一定条件下,对小区域多年冻土的影响往往会超过大气候背景。通过Pearson相关性分析,选取了对青藏高原工程走廊多年冻土分布影响较大、在GIS技术支持下较容易量化的坡向,结合区域内29个钻孔点的长期地温监测数据,建立了年平均地温与高程、纬度及坡向之间的多元线性模型。根据青藏高原冻土工程地温分带指标,制作出了走廊内符合实际的冻土分布图。运用随气候变化的响应模型,预测了走廊内50 a后多年冻土将发生较大的变化:1.低温稳定区、低温基本稳定区的空间分布面积逐渐减小,分布界线向高海拔迁移;2.高温不稳定区较大范围地向高温极不稳定区转化;3.高温极不稳定区将处于长期的退化过程。     

近44年来青藏高原夏季降水的时空分布特征

利用1961-2004 年青藏高原97 个站点的夏季逐日降水数据,通过累积距平、相关分析、回归分析、经验正交函数分解、功率谱方法等,结合GIS 的空间分析功能,分析了夏季 降水的时空分布特征。结果表明：在青藏高原年降水量比较少的地区,夏季降水占全年降水的比例较高,夏季降水与全年降水的相关性也较强;夏季降水相对变率最大的地区位于青藏 高原西北的最干旱地区,最小的地区是三江源区;夏季降水趋势增加和减少的站点分别为54 个和43 个,通过较显著检验的站点占总数的18.6%;在2000m 以下的站点中,海拔和夏季降水气候倾向率存在较强的正相关,相关度达0. 604 (显著性0.01);1961-1983 年和1984-2004 年两个时间段相比,除了3000~3500m 海拔范围外,其余海拔范围夏季降水气候倾向率都表现为增加;夏季降水可大致分为三种类型场：高原东南部类型场、高原东北部类型场和三江 源类型场,高原东南部类型场和高原东北部类型场表现出南北变化相反的降水特点,分界线大致沿着35^oN 线;在90%的置信概率下,三种类型场分别表现出5.33 年、21.33 年和2.17 年的潜在周期;4500 m 以上海拔范围的站点夏季降水周期通过很显著检验(α = 0.01),站点海拔和降水周期存在-0.626 的高相关度;在三江源地区,3500 m 以上的站点夏季降水周期随海拔升高而减小,3500 m 以下的夏季降水周期随海拔高度升高而增加。     

近40 年来青藏高原典型高寒湿地系统的动态变化

选择青藏高原长江源区、黄河源区以及若尔盖地区等典型高寒湿地分布区域, 利用1969、1986、2000 和2004 年多期航片和卫星遥感数据, 从湿地主要组分分布、空间格局以及水生态功能等方面, 分析了近40 年来典型高寒湿地系统动态变化特征及其区域差异性。结果表明: 青藏高原典型高寒湿地退化具有普遍性, 湿地面积萎缩在10%以上。以长江源区的沼泽湿地退化最为严重, 退缩幅度达到29%, 同时大约有17.5%的长江源区内流小湖泊干涸消失, 黄河源区和若尔盖地区湿地系统空间分布格局的破碎化和岛屿化程度显著加剧。高寒 湿地系统退化使其水文功能发生变化, 表现在湿地退化较为强烈的长江源区与若尔盖地区枯 水期流量减少、稀遇较大流量径流发生频率增加而常遇流量发生频率减少、水涵养能力下降。湿地系统变化与区域气温显著升高有关, 在20 世纪80 年代以来区域增温幅度升高到过去40 年平均增温幅度的2.3 倍, 湿地系统退化程度也同步在20 世纪80 年代中期以后明显加剧。在降水量呈现增加以及冰川趋于消融的背景下, 高寒湿地退化是导致其流域径流持续递减的主要因素之一。     

未来气候变暖情形下青藏高原多年冻土分布初探

基于未来温室气体中等排放情景下气候模式给出的气候预测结果的高分辨率降尺度分析结果,运用两种方法(年均温法和高程模型法)模拟了1980-1999,2030-2049和2080-2099年3个时段青藏高原多年冻土分布.结果表明,以年均地温-1℃作为多年冻土划分依据的年均温法模拟的目前(1980-1999年)高原多年冻土面积为127.99万km2,与世界数据中心给出的青藏高原现代多年冻土面积为129.12万km2的估算接近(误差率仅为0.86%);到本世纪中期(2030-2049年),高原多年冻土面积减少为87.26万km2,退化率达到31.82%;而到本世纪末(2080-2099年),高原多年冻土面积只有69.25万km2,较目前将退化45.89%.不同高度带的对比分析还发现,与高原及其邻近地区年均气温的升高一般随海拔高度而增加的趋势相反,未来高原多年冻土的退化率将随着海拔高度增加而降低.在全球变暖过程中的冻土退化,特别是高原东南部冻土向西北部的逐步退缩,对高原冻土区工程稳定性的影响应引起我们的足够重视.     

Mountain permafrost distribution modeling using Multivariate Adaptive Regression Spline (MARS) in the Wenquan area over the Qinghai-Tibet Plateau

In high mountainous areas, the development and distribution of alpine permafrost is greatly affected by macro- and micro-topographic factors. The effects of latitude, altitude, slope, and aspect on the distribution of permafrost were studied to understand the distribution patterns of permafrost in Wenquan on the Qinghai-Tibet Plateau. Cluster and correlation analysis were performed based on 30 m Global Digital Elevation Model (GDEM) data and field data obtained using geophysical exploration and borehole drilling methods. A Multivariate Adaptive Regression Spline model (MARS) was developed to simulate permafrost spatial distribution over the studied area. A validation was followed by comparing to 201 geophysical exploration sites, as well as by comparing to two other models, i.e., a binary logistic regression model and the Mean Annual Ground Temperature model (MAGT). The MARS model provides a better simulation than the other two models. Besides the control effect of elevation on permafrost distribution, the MARS model also takes into account the impact of direct solar radiation on permafrost distribution.     

青藏高原腹地多年冻土区地表反照率的季节变化及主要影响因子

准确获取青藏高原地表反照率的季节变化特征对高原地表能水循环研究具有重要意义。本文利用青藏高原多年冻土区西大滩和唐古拉2007年的气象及辐射数据,运用相关分析方法研究了太阳高度角、积雪及活动层冻融过程对地表反照率变化的影响。结果显示:冷暖季降雪过程中地表反照率的变化差异较明显;地表无积雪覆盖期间,地表反照率与气温和表层土壤含水量呈反相关关系。利用多元回归分析法构建了以积雪日数和气温为影响因子的月均地表反照率计算回归方程,经检验与观测值对比平均相对误差为7.1%,可用于青藏高原北部地表反照率的估算。