高寒植被生长和分布与其潜在水分来源和水分利用特征密切相关。受气候变化影响,近年来长江源区植被覆盖迅速提升,大量高寒草甸演化为沼泽草甸,对区域生态水文过程产生了深远影响。基于此,采集2021年长江源多年冻土区流域典型高寒草甸和沼泽草甸坡面上坡、中坡、下坡的土壤、植物样品,获取氢氧稳定同位素监测数据,探究高寒草甸和沼泽草甸的水分利用策略差异。结果表明,叶片水δ18O变幅最大,降水次之,土壤水、根系水变幅最小,叶片水氢氧稳定同位素受蒸发分馏效应影响最大,此外,植物水线的斜率和截距均远小于地区大气降水线,也反映出蒸腾作用下同位素富集现象;相比沼泽草甸,高寒草甸叶片水更加富集δ18O,高寒草甸蒸腾作用更强烈;高寒草甸和沼泽草甸对不同深度土壤水的利用策略较为接近,无显著性差异,其中,0～5 cm深度土壤水的贡献比例最大,均超过22%;坡位因素对高寒草甸和沼泽草甸不同深度土壤水的利用策略无显著性影响,其中,不同坡位草甸0～5 cm土壤水的用水贡献均为最大,可见浅层土壤水为植物根系水的主要来源,当浅层土壤水无法满足植物需水时,植物根系会吸收较深层的土壤水。
本文选取沱沱河气象站1961—2022年气温、2004—2022浅层地温、2016—2022深层地温资料以及2022年人工冻土观测数据代表长江源地区气象资料，采用气候倾向率及SPSS软件进行相关性分析。结果表明：长江源地区平均气温以0.37℃/10 a的趋势增加；0～20 cm地温均呈波动上升趋势，0 cm地温最大值出现在2006年（2.7℃），最小值出现在2014年（0.2℃）；5～20 cm地温最大值均出现在2016年，最小值均出现在2014年；40～320 cm地温略呈不明显下降趋势，最大值均出现在2017年，最小值均出现在2019年。深层地温与浅层地温最小值出现时间相差5 a。长江源地区10月开始出现冻土，至次年5月冻土深度达到最大值，7—9月无冻土出现。冻土深度春季>冬季>秋季>夏季。长江源地区冻土与0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、40 cm、160 cm、320 cm地温的相关系数通过了0.01的显著性检验。80 cm未通过显著性检验，表明80 cm地温对冻土的影响不明显。
长江源地区的冰川变化揭示了青藏高原气候变化趋势。冰下地形探测作为冰川发育和运动过程研究的基础，对长江地区水土保持和淡水资源储量研究具有指导意义。长江科学院在长达10 a的江源科考基础上，分别于2022年、2023年采用探地雷达(GPR)技术对长江正源沱沱河发源地格拉丹东主峰的冰川厚度进行精准探测，并对查旦湿地冻土厚度上限进行了探测研究。结合多种冰川和冻土地质模型的GPR波场模拟结果，提高了GPR技术在长江源地区冰川和冻土探测的有效性和精准度。探测结果表明，格拉丹东主峰冰川厚度和查旦湿地冻土厚度上限均有不同程度降低，冰川厚度和冻土厚度上限观测是一个常年积累的结果，后续仍需持续进行观测，积累更多数据，分析变化趋势，以估算探测区域内冰储量，研究气候变化对冰川的影响效果。
溶解性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多，青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源，以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素，以位于青藏高原长江源区内8个流域（直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1～5）为研究区，通过对河流DOC观测、采样和分析，DOC输出通量计算，结合河流中δ13C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据，分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明：长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低，平均浓度在1.91～3.69 mg·L-1之间，年内不同季节间变化率较小，上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期，随径流量的增加而显著增加，而冬、春两季输出较少，DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92，与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t，完全融化期...
识别多年冻土区坡面土壤水分迁移过程是认识寒区产汇流过程的关键。同位素技术可在不破坏土壤原始结构情况下，最大限度获取水文过程信息。基于长江源多年冻土流域活动层融化期（融化深度100 cm左右）采集的典型坡面土壤水、地下水、降水和河水样品，分析不同水体的稳定同位素特征，探索土壤水分迁移规律。结果表明：研究区土壤水δ18O为-14.58‰～-1.58‰,均值为-8.25‰;δD为-103.88‰～-14.99‰,均值为-59.94‰;土壤水、河水和地下水同位素点均分布于局地大气降水线附近，表明降水为上述水体的主要来源；蒸发线的斜率和截距均小于局地大气降水线，其中地下水线（GWLE）的斜率最低，且地下水呈重稳定同位素富集现象，说明地下水受蒸发和混合效应的影响，在迁移转换过程中经历了一定程度的蒸发；根系层结构的复杂性使其土壤水的同位素值变幅最大，也存在重稳定同位素富集现象，其较低的氘盈余（d-excess）表明根系层经历了强烈的蒸发分馏过程；研究期除河水外其他水体随时间变幅较大；降水对于土壤水同位素的影响较小，而地下水和20～50 cm土壤水对河水的贡献占主导地位。本研究对...
多年冻土区有机碳对气候变暖存在迅速而强烈的响应和反馈。基于长江源多年冻土区40个采样点的120份土壤样品，分析土壤有机碳分布特征，并探讨其影响因素。结果表明，长江源多年冻土区土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低，0～10、10～20、20～30 cm层有机碳含量分别为8.00±4.95、7.65±5.21、7.28±5.00 g·kg-1;随海拔升高而增加，4400～4500、4500～4600、4600～4700、4700～4800、4800～4900、4900～5000、5000～5100、5100～5250 m的30 cm以内土壤平均有机碳含量分别为3.25±0.43、3.67±1.88、7.76±4.77、7.62±3.24、6.78±3.28、7.85±4.94、11.61±4.31、11.48±4.73 g·kg-1;随纬度增加而降低，33°～34°、34°～35°、35°～36°N的30 cm以内土壤平均有机碳含量分别为9.47±4.44、3.42±2.04、4.21±1.58 g·kg-1。研究区0～10...
青藏高原唐古拉山南北两侧在地形地貌、地理和气候特征上存在显著差异，多年冻土的发育状况和特征也明显不同。受第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助，多年冻土对亚洲水塔的影响专题考察分队分别于2019年和2020年的10—11月对唐古拉山各拉丹冬南侧的色林错上游扎加藏布源区（简称“湖源区”）和北侧的长江上游沱沱河源区（简称“江源区”）进行了多年冻土野外考察。利用钻探、坑探、地球物理勘探等方法对多年冻土的分布边界、多年冻土剖面的地层、地下冰等特征进行了描述和取样，同步构建了多年冻土温度和活动层水热观测网络，为多年冻土对亚洲水塔影响的机理分析、数值模拟以及情景预估提供数据保障。对野外调查资料的初步分析认为，各拉丹冬南北两坡地层沉积类型和地下冰赋存状态存在明显差异，北坡多年冻土的热稳定性、地下冰含量、冰缘地貌类型多样性均高于南坡，但由于受到构造地热、河流融区等多种因素的影响，北坡的冻土分布形式更为复杂。江源区100m钻孔剖面揭示了连续分布的、厚度大于50m的地下冰；在该区域发现了多年生冻胀丘分布群，并利用钻探和地球物理勘探方法对该区域规模最大、结构最完整的冰核型冻胀丘进行了较为系统的勘察剖析。两...
利用长江源区典型流域观测数据,对冻土温度和湿度进行分析,结果表明土壤温湿度随埋深表现出不同的变化特征。浅层土温对气温响应快,时间上有明显昼夜变化,空间上向下传导有一定的滞后效应,垂向传导速率为3～4h/10cm;深层土温与气温相关性较弱。气温对土壤湿度的影响主要在于土温变化影响冻土冻融过程,在冻融期土壤湿度变化迅速。降水和蒸散发主要影响表层土壤以及下渗过程。分析发现在40～50cm左右有明显分层,上层土壤在暖季由于冻土溶解加上降雨增大水分迅速饱和成为饱和带,饱和湿度为0.4;下层则为非饱和带;而40cm正是当地植被根系的深度。在全球气候变化背景下,气温升高将引起土壤温度升高,冻土溶解期变长,从而引起流域水循环发生变化,对流域植被和生态环境也会产生影响。
以多年冻土为主要下垫面的寒区流域水资源对气候变化敏感,以长江源区为例,根据数字滤波法对直门达水文站1966-2015年月径流的基流分析结果,明确了长江源区径流及其不同成分的变化规律;进一步利用格兰杰因果检验和累积斜率法分别定性和定量地分析了降水和温度对径流组成的影响。结果表明:近50年来,长江源区总径流呈现增加趋势,2004年发生突变后年平均径流量增长36.49亿m3,基流和地表径流各贡献了50%;近50年持续地增温是引起径流变化的格兰杰原因,更有助于对河道径流成分变化的预测分析;对比径流突变前后,增温不仅改变降水形式,影响了地表产流,同时也改变了下渗后土壤水的冻融过程,对基流和地表径流改变的贡献率分别为90%和76%、高于降水变化68%和57%的贡献率。气候变化背景下,持续的增温对降水产流和下渗过程的影响,是多年冻土区流域径流成分变化的主要原因。
基于长江源区冬克玛底流域2017年6～9月采集的84个地下水样品,分析了地下水稳定同位素特征及其影响因素,讨论了地下水的补给来源.结果表明,研究区多年冻土区地下水δ18O的变化范围为-15. 3‰～-12. 5‰,平均值为-14. 0‰;δD的变化范围为-108. 9‰～-91. 7‰,平均值为-100. 2‰,与当地大气降水相比,地下水较为富集重同位素;地下水线（LG）的斜率和截距均低于全球和局地大气降水线（GMWL和LMWL）,表明地下水在接受降水的补给后经历了不同程度的蒸发作用;地下水氘盈余（d-excess）变化范围为4. 9‰～25. 0‰,平均值为11. 6‰,低于大气降水平均氘盈余值;地下水同位素与降水量存在显著的负相关关系,表明大气降水对地下水具有重要的补给作用;不同时期影响地下水同位素的组成和变化因素有所不同,在冻土的冻融前期（气温上升阶段）,由于冻土活动层较薄,地下水受气温影响显著.虽然后期气温降低,但冻土活动层厚度依然在增加,此时地下水在土壤中滞留的时间的增加是地下水同位素富集的一个重要因素.结合流域的地形特点、地下水同位素特征及其影响因素,...