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活动层水热状况与地-气系统间能水交换直接影响着寒区生态环境、水文过程以及多年冻土的稳定性。利用唐古拉站2007年实测资料和SHAW模型,对研究点活动层土壤剖面温湿度进行了模拟。土壤温度方面,模型的纳什效率系数NSE≥0.93;水分方面,纳什效率系数的平均值为0.69,说明SHAW模型可用于多年冻土区活动层内水热动态变化的模拟研究。基于模型的输出结果,对唐古拉站活动层土壤冻融过程中的水分动态、地表能量收支的变化特征进行了分析讨论。结果表明:(1)活动层冻融过程中,土壤水分的冻结和融化响应时间随土壤深度的增加而逐渐滞后,水分迁移通量随土壤深度的增加逐渐减小;(2)地表能量平衡收支在季风活动引起的降水与活动层的冻融循环共同影响下,表现出明显的季节性变化特征。同时,通过改变SHAW模型植被输入参数中的叶面积指数,分析了植被覆盖变化对多年冻土区土壤蒸散发的影响。结果表明:植被蒸腾量、土壤蒸发量与总的蒸散发量与植被的叶面积指数呈正相关关系,而浅层土壤含水率(20 cm)则表现为负相关,当叶面积指数在-100%(裸土)~100%变化时,总蒸散发量的变化幅度为-5%~13%。 相似文献
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多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
由于不同区域蒸散发对气候变化的敏感性各不相同,为摸清多年冻土活动层陆面过程中冻土-气候变化-水文循环之间的相互关系,选择青藏高原风火山区域的典型多年冻土区,依据气象站观测资料,应用Penman-Monteith公式计算了典型多年冻土区土壤蒸散发和蒸散发气候敏感系数,分析了多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性。结果表明:多年冻土区土壤蒸散量对相对湿度的敏感性最高(-1. 291),其次为风速(0. 658),对空气温度的敏感性最低(0. 248);土壤完全融化的植被生长期,蒸散发对各气象因子的敏感性最高,土壤完全冻结的植被枯萎期,蒸散发对各气象因子的敏感性都最低;年内尺度,蒸散发对气温、相对湿度和风速的敏感性均在8月最高,在1月或12月最低;蒸散发对气温和相对湿度的敏感性变化与植物生长变化过程高度一致,而蒸散发对风速的敏感性则较为复杂,与土壤的冻融过程相关,分别在土壤逐渐融化的植物生长前期和土壤完全融化的植物生长期敏感性较高。 相似文献
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冻土变化对寒区基础建设、水文、生态等都有重要影响,在全球变暖背景下,探究土壤冻融过程具有重要现实意义。本文基于中国自然地理特征和冻土特性,划分出中国西部地区(以下简称西部地区)作为研究区域,并利用1981年1月至2020年6月ERA-5地表温度、土壤体积水含量和逐月气温数据,分析了近40年中国西部地区土壤冻融状况、活动层厚度和最大冻结深度空间分布,探讨了冻融状态与气温、海拔的相关性。研究结果表明：西部地区冻融起始时间空间分布具有由高海拔地区至低海拔地区冻结推迟、融化提前的特征。高海拔的藏北高原冻结最早,融化最晚,冻结持续时间最久昆仑山脉上零星区域冻结最长可持续300天以上。海拔低且土壤含水量低的西部西北塔里木盆地,冻结最晚,融化最早,融化持续时间最长,塔克拉玛干沙漠区域融化可维持在280天以上。多年冻土活动层厚度基本都超过2.0 m,只有喀喇昆仑山脉附近的区域才有较大范围活动层厚度低于2 m的区域,青藏高原的季节性冻土冻结深度最大,厚度可以达到2 m以上,塔里木盆地冻结深度最浅,厚度在0.6 m以内。1981-2020年间,西部地区冻结起始日推迟,融化起始日提前,开始冻结和完全冻结起始... 相似文献
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青海南部高寒草地土壤冻融交替期水热特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为进一步了解高寒草地土壤冻融交替过程及其对水热因子的响应机制,通过2014年8月1日至2015年8月1日不同土层土壤温度和水分观测资料的对比分析,较为系统地探讨了青南高寒草地土壤冻融期不同深度土层土壤温度和水分的变化特征。结果表明,青南高寒草地土壤冻融阶段大体可分为初冻期、稳定冻结中期、稳定冻结后期和消融期4个时期;不同土层土壤温度随气温的变化呈周期性波动,且随着土层的加深变幅减小;不同冻融期表层和亚表层土壤温度和水分波动幅度较大,下层土壤对水热因子的敏感性较小;土壤完全冻结的天数达44~115d,日冻融交替过程主要发生在表层和亚表层土壤。土壤冻融交替增强了土壤的保水性,对该区草地植被提前返青和初级生产力的提高具有促进作用。 相似文献
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青藏高原高寒湿地作为大江大河支流的发源地,其冻融过程对该地区及下游的生态系统和气候调节有重要意义。利用青藏高原腹地三江源区隆宝高寒湿地试验站的高时间分辨率土壤温湿数据,对冻融过程中土壤温湿的季节、日以及冻融转换期变化特征进行分析和探讨。结果表明:(1)高寒湿地土壤冻融过程中,土壤温度整体表现出夏高冬低的变化特征,冻结期5 cm、40 cm、20 cm、30 cm和10 cm地温依次增大,地温随深度变化存在一定的不规律性,而非冻结期则正好相反;土壤湿度在冻结期自上而下逐渐降低,融化期自上而下逐渐增加。(2)土壤表层5 cm和深层40 cm地温存在显著的日变化特征,表层较深层变化更显著,且夏季变化幅度最大;土壤含水率较稳定,除表层有一定波动,其他各层无明显日变化。(3)冻融转换期,土壤温度垂直分布存在显著的三层结构,10 cm和30 cm处与邻近层的温度差异是导致这种特殊分布的主要原因;随着深度的加深,土壤含水率冻结期(融化期)逐渐增加(减少),且深层比浅层的变化时间明显滞后。 相似文献
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利用陆面过程模式CLM3.5对黄河源区若尔盖站进行了一年的数值模拟试验,通过比较土壤温度、土壤含水量的观测值与模拟值,检验了该模式在黄河源季节性冻土地区的模拟能力。结果表明,模式对土壤温度的模拟,非冻结期较好,深层土壤温度稍偏高;冻结期模拟值偏低,冻结深度偏大。对土壤含水量的模拟,在冻融期出现了较大偏差,含水量骤降(冻结)、骤增(消融)的时间均较观测提前。模式土壤热传导参数化方案中的土壤基质热导率计算偏大是造成土壤温、湿度偏差的主要原因。将Johansen土壤基质热导率方案替换了原模式参数化方案后,模拟结果有一定的改进,土壤温度暖舌、冷舌的模拟深度显著减小,冻结期土壤温度模拟偏低的现象也得到了改进,土壤含水量骤降、骤增的时间与观测更为接近。 相似文献
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利用青藏高原腹地安多站土壤观测资料,根据10cm土壤日最高和最低温度将冻土分为融化过程、完全融化、冻结过程和完全冻结四个阶段,并结合感热通量、积雪深度、相对湿度和降水资料定性的探讨了冻融过程对地气热量、水分交换的影响。结果表明:各层土壤在东亚季风爆发前期由上至下完成融化过程,10月中旬～12月上旬完成冻结过程,融化期普遍长于冻结期。土壤湿度大值区在时间上集中在高原雨季,空间上10cm深度以上为湿度大值区,而且上层土壤的温度梯度要明显大于下层。在融化阶段整层土壤的温度长期保持0℃的等温相变现象,此时,表层土壤温度日变化幅度为全年最大,最高日变幅达22.5℃。安多站地面除12月个别天数和1月上旬是冷源外,全年为地面热源,近地面感热通量从1月开始增大,到6月上旬达到峰值,之后逐渐减小。同时,感热通量的变化对相对湿度、降水和积雪的变化较为敏感。 相似文献
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《干旱气象》2015,(5)
利用青藏高原玛多地区高寒草甸和玉树隆宝地区高寒湿地的观测资料,比较分析了土壤水分、地表反照率和土壤热通量在土壤完全融化期、土壤逐渐冻结期、土壤完全冻结期和土壤逐渐融化期的变化情况,并计算了各月份的感热通量和潜热通量。结果表明:在10~50 cm深处,土壤完全融化期高寒湿地土壤含水量为0.66~0.82 m3·m-3,高寒草甸土壤含水量为0.15~0.18 m3·m-3,土壤完全冻结期高寒湿地土壤含水量为0.13~0.21 m3·m-3,高寒草甸土壤含水量为0.01~0.04 m3·m-3。高寒草甸和高寒湿地地表反照率在土壤冻结期间较高,融化期间较低。高寒草甸土壤热通量年变化幅度小,高寒湿地土壤热通量年变化幅度大。高寒草甸月平均感热通量均高于高寒湿地,高寒湿地月平均潜热通量均高于高寒草甸。 相似文献
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《高原气象》2021,40(3):455-471
选取青藏高原(下称高原)东部玛曲、玛多和垭口3个野外站点的观测资料,针对不连续积雪过程,研究高原东部不同季节的积雪过程对地表能量和土壤水热的影响。结果表明:受积雪高反照率的影响,高原东部地区各季节降雪后净短波辐射减小,净辐射较降雪前减小60%～140%;积雪积累期内感热、潜热及土壤热通量均减小,感热通量和土壤热通量出现负值。春、秋两季积雪过程中,能量以感热、潜热和土壤热通量三种形式分配;冬季积雪过程中能量以感热和土壤热通量分配为主,潜热通量较小,日均值在10 W·m~(-2)左右;而夏季积雪消融期潜热通量较大,日均值可达80 W·m~(-2)左右。各季节积雪的反复积累和消融过程对大气及土壤均以降温作用为主。秋季降雪后,气温和浅层土壤温度降低,当土壤温度降到冰点以下时,土壤提前进入冻结期;而春季降雪后,则可能使得正在发生融化的土壤又再次冻结。冬季晴天积雪过程中,在积雪积累期,积雪对土壤起增温作用,0～20 cm土壤温度日均值升高1～2℃,导致浅层冻结土壤融化,土壤含水量略增加,在消融期,积雪对土壤仍起降温作用;而冬季阴天积雪对土壤均为冷却作用。夏季积雪积累期较短,降雪对土壤同样起明显的降温作用。 相似文献
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Alpine ecosystems in permafrost region are extremely sensitive to climate change. The headwater regions of Yangtze River and
Yellow River of the Qinghai-Tibet plateau permafrost area were selected. Spatial-temporal shifts in the extent and distribution
of tundra ecosystems were investigated for the period 1967–2000 by landscape ecological method and aerial photographs for
1967, and satellite remote sensing data (the Landsat’s TM) for 1986 and 2000. The relationships were analyzed between climate
change and the distribution area variation of tundra ecosystems and between the permafrost change and tundra ecosystems. The
responding model of tundra ecosystem to the combined effects of climate and permafrost changes was established by using statistic
regression method, and the contribution of climate changes and permafrost variation to the degradation of tundra ecosystems
was estimated. The regional climate exhibited a tendency towards significant warming and desiccation with the air temperature
increased by 0.4–0.67°C/10a and relative stable precipitation over the last 45 years. Owing to the climate continuous warming,
the intensity of surface heat source (HI) increased at the average of 0.45 W/m2 per year, the difference of surface soil temperature and air temperature (DT) increased at the range of 4.1°C–4.5°C, and
the 20-cm depth soil temperature within the active layer increased at the range of 1.1°C–1.4°C. The alpine meadow and alpine
swamp meadow were more sensitive to permafrost changes than alpine steppe. The area of alpine swamp meadow decreased by 13.6–28.9%,
while the alpine meadow area decreased by 13.5–21.3% from 1967 to 2000. The contributions of climate change to the degradation
of the alpine meadow and alpine swamp was 58–68% and 59–65% between 1967 and 2000. The synergic effects of climate change
and permafrost variation were the major drivers for the observed degradation in tundra ecosystems of the Qinghai-Tibet plateau. 相似文献
12.
浅层土壤温度的变化可以指示活动层厚度变化。利用青藏高原及毗邻地区74个站1977—2006年近30年的土壤温度资料,研究了青藏高原及毗邻地区土壤热状况。结果表明,自1977年的近30年来,5 cm土壤负积温绝对值有减小的趋势,在高原的不同区域减小的幅度不同,对整个研究区域而言,负积温绝对值每10年降低了35℃;近30年来研究区内土壤的最大冻结深度呈现减薄的趋势;冻结期间（冷季）高原腹地负积温变化幅度要比边缘地区大,而在一个完整的冻融循环过程中,高原腹地相对于边缘地区稳定;近30年来高原地区冻融强度（FTI）呈现增大的趋势,这在某种程度上表明高原多年冻土区冻土的稳定性发生了变化;纬度及海拔对FTI值的影响较大,当海拔低于4000 m时,33°N南北两区域FTI值随海拔升高的减小率不同,南部减小的量是北部的2.5倍,海拔高于4000 m时,FTI值受纬度影响相对减弱。 相似文献
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Effects of climate change on the thermal structure of lakes in the Asian Monsoon Area 总被引：4，自引：0，他引：4
This research investigates the effect of climate change on the thermal structure of lakes in response to watershed hydrology. We applied a hydrodynamic water quality model coupled to a hydrological model with a future climate scenario projected by a GCM A2 emission scenario to the Yongdam Reservoir, South Korea. In the climate change scenario, the temperature will increase by 2.1°C and 4.2°C and the precipitation will increase by 178.4?mm and 464.4?mm by the 2050 and 2090, respectively, based on 2010. The pattern changes of precipitation and temperature increase due to climate change modify the hydrology of the watershed. The hydrological model results indicate that they increase both surface runoff itself and temperature. The reservoir model simulation with the hydrological model results showed that increasing air temperature is related to higher surface water temperature. Surface water temperature is expected to increase by about 1.2°C and 2.2°C from the 2050 and 2090, respectively, based on the 2010 results. The simulation results of the effects of climate warming on the thermal structure of the Asian Monsoon Area Lake showed consistent results with those of previous studies in terms of greater temperature increases in the epilimnion than in the hypolimnion, increased thermal stratification, and decreasing thermocline depths during the summer and fall. From this study, it was concluded that the hydrodynamic water quality model coupled to the hydrological model could successfully simulate the variability of the epilimnetic temperature, changed depth and magnitude of the thermocline and the changed duration of summer stratification. 相似文献
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高寒地区冻土活动层变化特征分析 总被引：5，自引：0，他引：5
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。 相似文献
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Yoshimitsu Masaki Yasushi Ishigooka Tsuneo Kuwagata Shinkichi Goto Shinji Sawano Toshihiro Hasegawa 《Theoretical and Applied Climatology》2011,106(3-4):383-401
We have studied future changes in the atmospheric and hydrological environments in Northeast Thailand from the viewpoint of risk assessment of future cultural environments in crop fields. To obtain robust and reliable estimation for future climate, ten general circulation models under three warming scenarios, B1, A1B, and A2, were used in this study. The obtained change trends show that daily maximum air temperature and precipitation will increase by 2.6°C and 4.0%, respectively, whereas soil moisture will decrease by c.a. 1% point in volumetric water content at the end of this century under the A1B scenario. Seasonal contrasts in precipitation will intensify: precipitation increases in the rainy season and precipitation decreases in the dry season. Soil moisture will slightly decrease almost throughout the year. Despite a homogeneous increase in the air temperature over Northeast Thailand, a future decrease in soil water content will show a geographically inhomogeneous distribution: Soil will experience a relative larger decrease in wetness at a shallow depth on the Khorat plateau than in the surrounding mountainous area, reflecting vegetation cover and soil texture. The predicted increase in air temperature is relatively consistent between general circulation models. In contrast, relatively large intermodel differences in precipitation, especially in long-term trends, produce unwanted bias errors in the estimation of other hydrological elements, such as soil moisture and evaporation, and cause uncertainties in projection of the agro-climatological environment. Offline hydrological simulation with a wide precipitation range is one strategy to compensate for such uncertainties and to obtain reliable risk assessment of future cultural conditions in rainfed paddy fields in Northeast Thailand. 相似文献
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Xuewei FANG Zhi LI Chen CHENG Klaus FRAEDRICH Anqi WANG Yihui CHEN Yige XU Shihua LYU 《大气科学进展》2023,40(2):211-222
Since the 1990s, the Qinghai–Tibetan Plateau(QTP) has experienced a strikingly warming and wetter climate that alters the thermal and hydrological properties of frozen ground. A positive correlation between the warming and thermal degradation in permafrost or seasonally frozen ground(SFG) has long been recognized. Still, a predictive relationship between historical wetting under warming climate conditions and frozen ground has not yet been well demonstrated,despite the expectation that it will b... 相似文献
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以南水北调中线工程水源区为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1961—2000年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,研究了SWAT模型在研究流域的适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCC SRES A2和A1B情景下2011—2050年的降水、气温、径流的响应过程。结果表明：1961—2000年南水北调中线工程水源区降水量无显著变化趋势,气温呈缓慢上升趋势,径流量呈缓慢减少趋势。与基准期（1961—1990年）相比,未来40年A2和A1B两种气候情景下水源区降水量、气温和径流量都呈现出增加趋势,A2情景下增加趋势明显,但径流量增幅小于降水量的增幅,这可能与蒸发量的增加有关。未来气候变化对南水北调中线工程水源区径流变化影响不大,总体有利于南水北调中线工程的调水。 相似文献
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对IPCC第五次评估报告中有关淡水资源相关结论的解读 总被引：3，自引：0，他引：3
IPCC第五次评估报告指出,与淡水资源相关的气候变化风险随着温室气体浓度增加而显著增加。气候变化已经导致区域降水发生显著变化;多年冻土、冰川持续萎缩,积雪不断减少;降雪区春季最大径流量逐渐提前,夏季干旱不断加剧。预估结果表明：21世纪温室气体排放将加剧淡水资源相关风险。如显著减少亚热带干旱地区的地表水和地下水资源,加剧行业之间用水竞争;极端事件（如极端降水）明显影响原水水质,威胁用水安全;气候变化同时将导致农业灌溉用水量增加、能源生产效率降低等不利影响。报告指出需采取硬性基础设施建设和软性制度措施建设相结合的适应措施,加强水资源管理,克服气候变化的负面影响,减少损失。 相似文献