选取1961—2020年三江源地区19个气象观测站点的逐日冻土数据,整理出冻结初始日、融化终止日、最大冻结深度,研究三江源季节性冻土始冻期、解冻期、年最大冻结深度的时空分布特征。结果显示:1961—2020年三江源季节性冻土区平均冻结初始日为10月12日,气候倾向率为2.15 d/10 a,呈现明显推迟趋势;1961—2020年平均融化终止日为5月5日,气候倾向率为-1.35 d/10 a,总体呈较显著提前趋势;平均年最大冻结深度为132.7 cm,气候倾向率为-1.50 cm/10 a,冻结深度总体呈显著减小趋势。
在全球变暖导致冻土退化的趋势下,对三江源不同冻土区的生态环境质量时空演变及驱动力进行研究,可为区域生态环境治理和生态文明建设提供一定理论依据。基于谷歌地球引擎(GEE)2000~2022年的MODIS数据集构建遥感生态指数(RSEI),结合变异系数、重心迁移、Theil-Sen斜率估计、Mann-Kendall检验与Hurst指数探索三江源不同冻土区生态环境质量的时空演变规律,并运用地理探测器对比分析自然和人为因子对生态环境质量空间分异的驱动力。结果表明:①2000~2022年,三江源生态环境质量整体处于中等水平,呈现“西北低、东南高”的空间分布格局,各冻土区RSEI均值依次为:大片-岛状多年冻土区(0.630)>山地多年冻土区(0.624)>中深季节冻土区(0.587)>大片多年冻土区(0.429)。②23年间,三江源生态环境质量整体变好,RSEI上升速率为0.0015 a-1,RSEI各等级重心向大片多年冻土区内部迁移,各冻土区均有超过57.00%的面积呈改善趋势,中深季节冻土区达到73.37%。③未来,三江源生态环境质量总体呈反持续特征,各...
近年来,青藏高原湖泊的快速扩张引起广泛关注,已有不少研究系统分析了大于1 km2的大型湖泊的变化动态,但对于面积较小的由于多年冻土退化形成的热融湖塘,其在大范围流域尺度上的分布及变化研究尚不多见。论文基于光学和雷达影像,系统分析了三江源区内湖塘(<1 km2)分布及其变化,以及与多年冻土之间的联系,并且首次揭示了湖塘底部融区的分布情况。结果表明:(1)三江源区2020年代(2020—2022年)的湖塘面积达917.03 km2,湖塘总数为61608个。其中长江源区湖塘数量最多,达到48987个,黄河源区12459个,澜沧江源区最少。(2)相较于1960年代,2020年代三江源区域面积小于1 km2湖塘数量增加了76%,面积增加了13%。长江源区湖塘扩张明显,黄河源区、澜沧江源区的部分湖塘萎缩。1960年代的湖塘有53%在2020年代依然存在。(3)三江源区80.9%的湖塘底部冬季存在融区,其中长江源有78.2%,黄河源有90.8%,澜沧江源有98.7%。在多年冻土区,有一半底部有融区的湖塘在1...
作为多年冻土与外界大气间水热交换的主要场所,活动层及其变化特征显著影响着地―气间水热交换、碳循环、地表及地下水文过程、地形地貌、生态系统和寒区工程建筑物安全。本文利用三江源区内多年冻土活动层厚度的实测数据,基于修正Stefan模型对三江源区多年冻土活动层厚度的空间分布特征及其未来变化趋势进行了研究,并对可能影响活动层厚度变化的因素进行了讨论。结果表明,1981—2018年,活动层厚度增大的速率达7.2 cm·(10a)-1。未来活动层厚度仍呈现增大的趋势,增大最明显的是三江源中部地区。2006—2049年,活动层厚度以4.3 cm·(10a)-1(RCP6.0)到6.8 cm·(10a)-1(RCP8.5)速率增大;2050—2099年,以0.04 cm·(10a)-1(RCP2.6)到5.6 cm·(10a)-1(RCP8.5)速率增大,明显小于前50年的增大速率,活动层厚度增大速率变缓。对活动层厚度变化影响因素分析表明,影响最大的是年平均气温,年降水量的影响并不明显,而ND...
青海三江源区是全球气候变化的敏感区和生态环境脆弱区,目前正面临着冻土退化的问题。本研究基于三江源区18个国家气象站1961—2021年气象观测资料,对气候变暖前后季节冻土冻融特征进行对比分析。结果表明:三江源区年平均气温为-0.34℃,呈东高西低分布,总体以0.38℃·(10a)-1的速率上升,并在1997年发生突变,突变后气温显著升高。平均年最大季节冻结深度为142.5 cm,自西北向东南减小,总体以2.4 cm·(10a)-1速率退化,与变暖前相比减少了11 cm。平均地表冻结初日为10月24日,以1.0 d·(10a)-1速率推迟,平均地表冻结终日为5月18日,以3.3 d·(10a)-1速率提前,与变暖前相比,地表冻结终日提前了12 d,地表冻结初日推迟了14 d。季节冻土平均冻结时间为133.9 d,呈西高东低分布,总体以1.9 d·(10a)-1速率减少,与变暖前相比减少了8.8 d。年最大冻结深度及冻结时间分别在2004年和2002年发生突变,相比气温均有一定滞后...
季节冻土是气候变化的重要指示器,对区域气候变化具有重要的表征作用。本文利用青海省三江源地区20个位于季节冻土区的气象观测站点数据,通过计算最大冻结深度、冻结开始日期、完全融化日期和冻融期4个指标,分析了1961—2019年期间三江源地区季节冻土冻融状态时空变化特征;并通过计算空气冻结、融化指数及其变化趋势,结合地理因子(海拔、经度和纬度)和气候因子(气温、降水和雪深)评估了三江源地区季节冻土最大冻结深度与冻融状态的影响因素。结果表明:三江源地区季节冻土最大冻结深度为64.7~214.1 cm,冻结开始日期为9月初—10月底,完全融化日期为3月下旬—6月底,冻融期为144.7~288.4 d;1961—2019年期间三江源地区季节冻土最大冻结深度呈显著减小趋势[2.5 cm·(10a)-1],冻结开始日期显著推迟[2.9 d·(10a)-1],完全融化日期显著提前[2.6 d·(10a)-1],冻融期显著缩短[5.5 d·(10a)-1];三江源地区季节冻土冻融状态变化主要受温度变化的影响,表现为冷季...
作为长江、黄河、澜沧江的发源地,三江源区是我国重要的水源涵养区和生态屏障。在气候变化背景下,三江源区广泛分布的冻土显著退化,对植被变化与生态环境产生深远影响,但近20年植被变化特征及其对气候与冻土变化的响应尚不明晰。基于2001—2020年间三江源区植被、气象与土壤冻融数据集,分析了过去20年间三江源区植被物候变化特征及其对气候因子与土壤冻融要素变化的响应。结果表明:三江源区归一化植被指数(NDVI)整体呈东南高、西北低的空间格局,2001—2020年间三江源区植被整体呈变绿趋势,生长季NDVI以每10年0.017的速率显著增加;植被物候显著变化,生长季延长[6.3 d·(10a)-1],主要由生长季开始日期(SOS)提前[4.9 d·(10a)-1]贡献。基于统计分析结果,气温和降水是生长季NDVI最重要的主导因素,植被对降水的敏感性在气温相对较高、降水相对较少的暖干区域更强;生长季开始前的降水是SOS最重要的主导因素。土壤冻融变化对植被生长的影响具有空间异质性,在暖干区域,土壤融化时段延长对植被生长起到抑制作用。总体来看,三江源季节冻土区...
土壤碳库作为全球碳循环中最为重要的组成部分,是陆地生态系统中最大的碳库。冻土区土壤碳库是对气候变化反应最为敏感的碳库,气候的微弱变化都会对其浅层土壤有机碳产成巨大的影响,进而影响着区域景观和生态。氧化稳定性作为反映土壤有机碳抗氧化能力的指标,影响着土壤有机碳的数量与质量,受制于气候因素影响,其变异在高寒冻土区具有一定的规律性。为探究冻土的土壤有机碳及其氧化稳定性分布特征,基于实验数据与2011—2019年的气候资料,采用随机森林模型对土壤有机碳含量、不同氧化难易程度土壤有机碳组分和土壤有机碳氧化稳定性系数,以及环境变量(年均降水量、年均日照时数、年平均气温、海拔)进行多要素数字化制图并分析其控制性因素。结果表明:模型对三江源冻土区浅层土壤有机碳的解释度在54%以上,数字化制图能较好地反映土壤有机碳的分布情况;土壤有机碳主要受降水和日照时数的影响,温度次之;不同氧化难易程度组分空间分布各异,但氧化稳定性具有北高南低的分布特征;冷、干利于冻土区浅层土壤有机碳氧化稳定性的提升。
基于1961-2020年三江源地区21个气象观测站点逐日冻土深度、平均气温和降水资料,利用数理统计方法分析了季节性冻土冻结初始日、融化终止日、最大冻结深度的时空分布特征及其与气温、降水的关系。结果表明:1961-2020年,三江源地区季节性冻土平均冻结初始日始于9月下旬至10月下旬,融化终止日多出现在4-5月。近60年来,三江源地区季节性冻土冻结初始日(融化终止日)显著推迟(提前),尤其是20世纪90年代以来,推迟(提前)尤为明显。三江源地区季节性冻土年最大冻结深度呈显著减小趋势,进入21世纪后,尤其是近10年来最大冻结深度减小明显。在空间分布上,冻结初始日、融化终止日、年最大冻结深度的分布主要受海拔的影响,冻结初始日(融化终止日)由高海拔向低海拔逐渐推迟(提前),年最大冻结深度也由高海拔向低海拔逐渐变浅。近60年来,三江源气候暖湿化导致季节性冻土封冻时间缩短、年最大冻结深度变浅。冻结初始日与10月气温、降水的正相关最高,融化终止日与气温和降水的负相关性在4月达最大,年最大冻结深度与1月气温和上一年8月降水呈显著负相关性。
三江源冻土、植被二者之间存在着强烈的相互作用的关系,并通过改变土壤水热特性以及地表-大气间的能量和水分交换过程影响局地气候,加快或减缓气候变化,源区的生态安全面临挑战。本文综述了近几十年来三江源区冻土、植被特征及变化趋势、冻土-植被相互作用过程以及冻土、植被变化的气候效应,在此基础上对未来研究方向进行了展望。主要认知如下:三江源地区是季节性冻土和多年冻土的交汇带。植被类型有高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠等,植被生长季较短。近几十年来,在全球变化影响下,源区冻土和植被经历了快速的变化。冻土土壤温度明显升高;多年冻土面积减小而季节性冻土面积增加;多年冻土活动层厚度及融化期增加而季节性冻土最大冻结深度及冻结期减小。植被物候整体表现出返青期提前,黄枯期推迟,生长季延长的特征;同时高寒植被生态系统的结构和功能也发生了明显变化。土壤的水、热状态是连接冻土和植被相互作用的重要纽带。冻土的冻融状态,土壤的水、热过程对高寒植被的生长有着密切的影响;同时位于冻土上层的植被,又通过植被特征和生态系统的变化,影响土壤温度、湿度,反作用于冻土的形成和发展。冻土和高寒植被作为三江源两种典型的下垫面,在陆-气相互作用...