全球气候变暖导致多年冻土快速升温，并逐渐退化为季节冻土，而多年冻土和季节冻土在土壤稳定性、水分传输及地气交换等方面存在显著差异。因此，探究多年冻土与季节冻土的冻融特征差异具有重要意义。本文基于水热耦合模型（SHAW），以黑河上游祁连山区的大沙龙站（多年冻土）和阿柔站（季节冻土）为研究对象，对土壤温度、湿度和土壤冻融过程进行模拟分析。结果表明：SHAW模型在模拟两种类型冻土站点水热过程时均显示出了良好的精度，在多年冻土站点的总体表现更好。具体而言，多年冻土/季节冻土站点的土壤温度和土壤湿度的平均纳什效率系数（NSE）分别为0.95/0.91和0.74/0.37。同时，两个站点的水热过程差异显著，多年冻土站点模拟期平均冻结速率(6.75 cm·d-1)显著大于季节冻土站点(1.33 cm·d-1)，而平均融化速率(2.11 cm·d-1)略小于季节冻土站点(3.15 cm·d-1)。由于多年冻土站点的下伏多年冻土层起着“地下冷源”的作用，深层（80 cm以下）土壤温度的季节波动幅度小于季节冻土站点。本文...
不同气象条件对青藏高原土壤含水量与土壤温度具有重要影响，采用土壤水热耦合模型模拟青藏高原季节冻土区土壤水分、温度的变化特征是反映冻融作用下土壤水循环过程的重要手段。研究针对青藏高原不同气象条件下典型季节冻土区土壤温湿度特征差异性的关键问题，采用土壤水热耦合模型SHAW及三种土壤水分特征曲线模型对玛曲、那曲、狮泉河地区2017—2018年土壤温湿度变化特征进行模拟，分析不同气象条件下土壤温湿度模拟效果及变化特征，研究不同土壤水分特征曲线模型对模拟效果的影响。结果表明：SHAW模型能较好地模拟不同气象条件下土壤温湿度随时间的变化特征和垂向分布特征，土壤温度模拟效果好于土壤湿度，土壤温度的平均NSE、R2、RMSE分别为0.88、0.96和2.2℃，土壤湿度的平均NSE、R2、RMSE分别为0.60、0.72和0.03 m3·m-3；从不同气象条件来看，干旱区的土壤温度模拟效果显著优于湿润区，而湿润区的土壤水分模拟效果显著优于干旱区；从不同深度来看，土壤温度模拟效果随深度增加逐渐降低，而在半湿润区中下层土...
高原降水作为一种天气状况且在气候变化中占着特别的地位,因此研究高原降水对多年冻土区地表水热特征的影响具有重要意义。文章利用青藏高原多年冻土区西大滩2007年的气象数据研究了降水对地表能量通量的影响。结果显示:降水日地表净辐射、感热通量均有所降低,且当地表有积雪存在时感热通量降低更加明显。潜热通量在冬春季降水日会明显增大。地表热流在冬春季降雪时热量散失的多少与积雪的厚度有密切关系,夏秋季降水日地表热流均会降低。
利用水热耦合模式(Si multaneous Heat and Water,SHAW)及"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验(CAMP/Tibet)"中那曲地区BJ站2002年8月1日—2003年8月31日的观测资料,对青藏高原中部季节冻土区的土壤温湿特征进行了单点模拟研究。SHAW模式能较好地模拟BJ站不同深度土壤温度,模拟值与观测值的相关系数在0.97以上,平均偏差在1℃以内。随着土壤深度增加,土壤温度的模拟效果变好,100 cm以下土壤温度的观测值和模拟值基本吻合。由于净辐射和土壤热通量在冬、春季的模拟值较观测值略偏大,使得模拟的土壤温度在冬、春季也略微偏大。就模拟结果而言,60 cm以上土壤温度对降雪是比较敏感的。模拟的土壤湿度基本上能够再现土壤未冻水含量随时间的实际变化趋势,除4 cm土壤层外,其他层的模拟值与观测值差异较大。由于影响土壤湿度的因素较多及其本身具有较复杂的相态变化,陆面模式中对其进行合理的参数化仍是难点之一。
利用"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验(CAMP/Tibet)"中那曲地区BJ站2002年8月1日—2003年8月31日的观测资料作为水热耦合模式(Simultaneous Heat and Water,SHAW)的强迫场,对青藏高原中部季节冻土区地表能量通量特征进行了单点模拟研究。通过对实测值与模拟结果的对比分析,发现SHAW模式能较成功地模拟该地区地表能量通量特征,短波净辐射和长波净辐射的模拟值与观测值吻合较好,净辐射和土壤热通量在夏半年的模拟值与观测值也吻合,但相对夏、秋季而言,它们在冬、春季的模拟值较观测值略偏大。模拟的感热和潜热通量的季节变化比较合理,由模拟的感热和潜热通量计算的Bowen比能较好地解释不同季节太阳辐射的能量转化。
为了揭示青藏高原高寒地区土壤冻融过程对地表-植被-大气三者之间能量-水分循环的影响,在青藏高原风火山左冒孔流域(长江源)开展了不同植被盖度条件下冻土活动层水热状态的野外观测(在30%、60%、90%的草甸盖度下观测分层土壤水分及温度)和相关试验.选取考虑了积雪、植被覆盖及枯枝落叶层对土壤冻融影响的水-热-盐分耦合模型SHAW为动力学约束模型,进行参数率定及其模拟计算.结果表明:青藏高原地气间的能量交换主要受冻土、植被生长和地表土壤含水量的影响,并且呈明显的季节性变化;未退化高寒草甸草地对青藏高原冻土具有明显的隔热保温作用,可以降低冻土对气候变化的响应.在土壤活动层冻结过程期间,土壤水分具有向表层和深层两向分流汇聚的特征,植被覆盖变化对水分运移通量有明显影响.