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冻融指数是气候变化的一个重要敏感指示器,被广泛应用于冻土变化研究中。研究全球范围内冻融指数的空间分布特征与时间变化趋势,可为全球冻土环境评估、工程建设以及应对气候变化提供依据。本文基于1973—2021年覆盖全球陆地且超过14 000个站点的逐日气温观测数据,计算大气冻融指数并分析其时空变化特征,探讨其与地理因子的关系。研究结果表明：近49年全球平均冻结指数为610.8℃·d,最大值为19 653.3℃·d,北半球(667.9℃·d)大于南半球(152.4℃·d);全球平均融化指数为4 709.6℃·d,最大值为11 217.0℃·d,北半球(4 444.5℃·d)小于南半球(6 927.3℃·d)。空间上,近赤道等低纬地区的站点冻结指数基本为0℃·d,融化指数为0℃·d的站点仅出现在南极洲和格陵兰岛。冻融指数受纬度和海拔的双重影响,且具有明显的气候带分布特征。全球站点的冻结指数以平均6.4℃·d·a-1的速率下降,而融化指数以平均14.0℃·d·a-1的速率呈上升趋势;但在21世纪初冻融指数变化均趋于平缓。在1973—2021年间,全球范围... 相似文献
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祁连山区黑河流域季节冻土时空变化研究 总被引：3，自引：0，他引：3
季节冻土的时空变化对地—气水热交换、地表能量平衡、地表水文过程、生态系统及碳循环等有着非常重要的影响.利用黑河流域11个气象站40多年的气温数据和5 cm深度处的土壤温度数据,建立了月平均气温与土壤冻结天数之间的关系.同时应用月平均气温与冻结天数的相关关系和5 km网格化月平均气温及30 m分辨率的DEM数据,编制了黑河流域逐月季节冻土分布图,并按其空间分布特征,将逐月地表冻融状态划分为:完全冻结、不完全冻结和不冻结3种.系统研究了黑河流域2000-2009年逐月季节冻土分布及冻结概率的时空变化特征.在季节分配上,黑河流域完全冻结面积最大值出现在1月;不完全冻结面积最大值在11月;而不冻结面积最大值在6月和7月.在年际变化上,完全冻结状态的离差值在冷季变化大,暖季变化小;不完全冻结状态在一年的回暖期和降温初期,年际变化较大;不冻结状态分别在4月和10月变化较大.冻结概率在1月达到最大值,6月和7月降低到最小值.在空间分布上,黑河流域季节冻土的逐月分布与变化和冻结概率主要受海拔高度控制,纬度的影响次之. 相似文献
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从第三极到北极： 热喀斯特及其对碳循环影响研究进展 总被引：2，自引：2，他引：0
北半球多年冻土区储存着大量的土壤有机碳， 气候变暖加剧了多年冻土退化， 多年冻土退化最明显的特征是热喀斯特。热喀斯特会直接导致活动层及多年冻土层土壤有机质暴露， 并改变水文、 植被和土壤生物环境条件， 对生态系统碳循环具有重要影响。热喀斯特对碳循环的影响是评估多年冻土碳循环和气候变化关系不确定性的关键问题之一。然而， 在气候变暖背景下热喀斯特地貌的发育及其对碳循环影响有多大， 目前对这个问题仍然缺乏足够的认识。通过综合比较第三极和北极热喀斯特相关研究， 分析了第三极和北极地区热喀斯特地貌特征及其变化趋势， 阐述了热喀斯特对植被演替、 土壤碳损失和生态系统温室气体排放过程的影响， 并提出了未来热喀斯特研究可能遇到的挑战。认识热喀斯特碳循环过程， 是评估气候变化对多年冻土碳循环影响的关键环节， 有助于加强多年冻土区生态系统碳循环与气候变暖之间反馈关系的认知。 相似文献
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祁连山区黑河上游俄博岭多年冻土区活动层碳储量研究 总被引：2，自引：2，他引：0
为了探索在全球气候变化背景下多年冻土区碳储量现状, 通过野外实地勘探和室内实验, 对黑河上游俄博岭多年冻土区地貌特征及不同海拔活动层内的碳储量进行考察和估算. 结果表明: 黑河上游俄博岭冰缘现象显著, 土壤季节冻融过程活跃, 且活动层中碳储量丰富. 在研究区约2.5×106 m2 的范围内, 活动层平均厚度约为1.1 m, 活动层土壤有机质平均含量约为72.1%, 碳储量估算约为1.57 Mt C. 活动层不同深度处有机质含量呈现不同的变化规律. 随着活动层深度增加, 土壤有机质的含量逐渐降低, 在多年冻土上限附近有机质含量较高. 另外, 活动层有机质含量随着海拔和土壤含水量的不同而变化, 同时多年冻土区微地形和地质条件也对有机质含量具有重要的影响. 相似文献
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活动层作为多年冻土区水热物理和力学动态最活跃的近地表层，是供给高寒植物生长所需水分和营养物质的关键区，是多年冻土与大气圈、土壤圈进行能水和物质交换的主要通道，也是微生物活动最频繁和生物地球化学循环最关键的冷生土壤层。近几十年来，在气候变暖和人类活动增强影响下，多年冻土区活动层厚度（ALT）普遍增加，对寒区环境与冻土工程产生了不利影响。本文对影响天然状态下ALT空间分异的宏观地质地理和微观局地因子、ALT的野外测量和模拟计算方法、ALT对气候变化的响应特征进行了回顾，并探讨了ALT变化对高寒生态环境的影响。研究表明：太阳辐射及其重分布和下垫面的复合作用是ALT空间分异的主因，在其他因素和条件一致时，高程多年冻土下界和纬度多年冻土南界附近的ALT较厚；近三十年来ALT积极响应气候变暖，随气温升高而增加，但区域差异明显，中纬高海拔和山地多年冻土区ALT大部分呈显著增加趋势，而高纬富含冰多年冻土区ALT因地下冰融化下沉，一定程度上抵消了因气候变暖而增加的部分。本文还展望了ALT未来研究方向，认为应聚焦ALT精准模拟制图、ALT变化的自适应机制、ALT变化对生物地球化学循环的影响和ALT变化对水... 相似文献
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积雪对多年冻土活动层和近地表的热状态具有重要影响。然而,积雪对祁连山区黑河上游地区多年冻土热状态的影响机制尚不清楚,迫切需要可靠的野外观测数据进行定量研究。基于两个典型野外监测站点2012—2019年观测数据,分析积雪对表面能量平衡、5 cm地表热通量及活动层热状态的影响。结果表明：厚度约21 cm的积雪在秋冬季对活动层具有保温作用;2013—2018年,俄博岭（EB）和野牛沟（PT1）监测场,活动层厚度分别为61~86 cm和159~164 cm,平均活动层厚度分别为74.2 cm和162.1 cm。受积雪影响,相隔两年（2015—2017年）的活动层厚度变化达25 cm。定量分析了祁连山积雪对多年冻土热状态的影响,为未来祁连山相关研究提供重要资料。 相似文献
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利用Climatic Research Unit (CRU)资料,系统评估了第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6)17个全球气候模式及其集合平均对历史时期(1985—2014年)北半球及多年冻土区年降水量的模拟能力;分析了不同未来情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5)下,北半球及多年冻土区未来年降水量的时空变化。结果表明：CMIP6模式对北半球及多年冻土区年降水的空间分布有较为合理的模拟能力,但相对于观测数据在北半球和多年冻土区分别有11%和42%的高估。未来北半球及多年冻土区的年降水量变化随着辐射强迫水平的升高而加快。在SSP5-8.5情景下增加速率最快,北半球和多年冻土区的年降水增加速率分别为13 mm·(10a)-1、20 mm·(10a)-1,相较于历史时期最后一年(2014年)年降水分别增加了134 mm、178 mm。北半球陆地平均年降水量始终高于多年冻土区,但多年冻土区增加速率要高于北半球。在S... 相似文献
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黑河流域年冻融指数及其时空变化特征分析 总被引：4，自引：0，他引：4
利用黑河流域气象站点的逐日平均温度数据计算空气及地表冻融指数,并分析其变化趋势以及空间分布。结果表明,黑河流域空气冻结指数、空气融化指数、地表冻结指数和地表融化指数变化范围依次为:673~2 135℃·d,1 028~4 177℃·d,682~1 702℃·d,1 956~5 278℃·d;黑河流域冻结指数出现明显的下降趋势,其中空气冻结指数(1951—2007年)下降速率为56.0℃·d/10a,地表冻结指数(1954—2005年)下降速率为35.4℃·d/10a;融化指数表现为上升,其中空气融化指数(1951—2008年)整体以每年47.8℃·d/10a的速率上升,地表融化指数在1954—1975年以135.9℃·d/10a的速率下降,在1976—2006年以185.3℃·d/10a的速率上升;黑河流域各站点冻结指数受海拔及纬度双重影响,而融化指数则主要受海拔影响;年平均气温与冻融指数有非常强的线性关系。 相似文献
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祁连山区黑河上游多年冻土分布考察 总被引：9，自引：8，他引：1
高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、 生态系统、 碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响. 黑河上游地处祁连山中东部, 属于高原亚寒带半干旱气候, 研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、 气候与环境变化以及水资源评价、 工程建设等非常重要. 2011年6-8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查, 沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域, 完成测温孔7眼, 并布设测温管进行地温监测. 根据勘察、 钻探及测温资料, 确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650~3 700 m之间. 受高度地带性的控制, 随着海拔的降低, 活动层厚度由在海拔4 132 m时的1.6 m增加至在多年冻土下界处的约4.0 m, 多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右, 而多年冻土厚度由100 m以上减小到多年冻土下界处的0.0 m. 同时, 坡度和坡向、 岩性、 含水(冰)量、 地下水、 河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用. 相似文献
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全球气候变暖背景下,活动层厚度的加深是多年冻土退化最主要表现特征之一,但其变化存在强烈的空间异质性,尤其是在复杂山地环境显得更为突出。以祁连山黑河流域俄博岭为研究区,采用钎探的方法,在样方尺度上探究冻胀草丘和热融洼地两种微地貌下伏活动层融化深度的差异性。结果表明：6—10月,冻胀草丘和热融洼地活动层融化深度的变化范围分别为（44.48±4.97）~（118.38±20.94） cm和（29.22±7.42）~（93.40±15.45） cm,且冻胀草丘活动层融化深度加深的速度快于热融洼地。样方尺度上,两种微地貌下伏活动层最大融化深度差异比较明显,冻胀草丘处的活动层融化深度是热融洼地的2倍之多,这主要由不同微地貌之间土壤含水量的差异而导致的。另外,借助一维热传导模型模拟了两种微地貌下的活动层热状态,结果表明土壤水分差异性致使热融洼地的融化深度较冻胀草丘浅。山地环境条件下,不同微地貌之间活动层融化深度差异性研究有助于为未来开展高精度活动层融化深度制图提供可靠的技术支撑。 相似文献