青藏高原不同类型热融湖塘性状及环境效应研究

气候转暖正导致多年冻土区各种冰缘现象的出现，热融湖塘作为其中的突出代表在演化过程中将对多年冻土的退化过程产生重要推动作用，并对冻土环境、水文过程产生重要影响。鉴于其重要的环境效应，及以往研究的薄弱环节，该项目主要以青藏公路沿线不同冻土分布、地温条件为背景，结合先进的物探、钻探和观测等技术手段，通过对典型热融湖塘的系统勘察和研究，拟重点进行对冻土、寒区环境具有重要影响贯穿性热融湖塘、非贯穿性不同类型的热融湖塘分布状况、发育特征、演替变化、主要影响因素的研究；热融湖塘与环境的相互影响和作用；通过综合分析建立基本适用于青藏高原多年冻土区热融湖塘类型、发育状况的评判指标。该项目研究将为全面认识多年冻土退化过程及其环境效应均具有重要意义。

热融湖塘是多年冻土区气候变化的指示之一，热融湖塘的形成和发展对多年冻土的演化过程，以及冻土区的环境、水文过程产生重要影响。本项目对热融湖塘的形态特征、湖塘附近的冻土条件、传热过程、及演化机制进行了详细研究，全面完成了项目任务书中的各项研究内容，超额完成各项考核指标。在热融湖塘的水文过程研究方面取得了较丰富的研究成果，主要体现在：.1）在不同类型热融湖塘空间特性及影响因素方面，揭示了湖塘的形成和发展受局地地形、水文过程以及冻土地下冰条件所控制。除地表径流外，地下横向水流在湖塘水平衡过程中也起着重要作用。地形及融化深度不均匀控制着活动层中的水流方向，并对湖塘的形成和演化造成影响。.2）在热融湖塘传热过程及对冻土影响研究方面，揭示了不同季节湖塘水体热状态的差异及传热机制，在冻结期和融化期分别以热传导和热对流为主。并应用数值模拟方法计算了热融湖塘的演化过程，以及考虑湖岸坍塌条件下的湖塘扩张过程。.3）在热融湖塘水文过程研究方面，通过分析楚玛尔河高平原热融湖塘的水量平衡，结果表明降雨形成的活动层侧向补给决定着湖塘的水位动态变化，其年变化特征主要取决于区域年降水量以及活动层冻融过程。该研究加深了对热融湖塘水文过程的理解，为后续研究该地区热融湖塘的演化建模提供了有力的依据。. 4）在热融湖塘与环境的相互作用和影响方面，揭示了热融湖塘不同区域沉积物粒度差异性，其主要原因与冻融循环、水力搬运、风力侵蚀以及地形等因素密切相关。热融湖塘的形成导致了周围区域土壤环境的退化，热融湖塘的形成抑制了周围区域的土壤呼吸作用，大气温度、土壤水分是影响两个区域土壤呼吸季节变化的主要因子。.5）在热融湖塘演化机制方面，对由CMIP模型引申的两种气候变化模式（CMIP-rcp45,CMIP-rcp85）条件下的局地冻土退化及热融湖塘发展过程进行了模拟（2006-2100年）。结果表明，到21世纪中期，楚玛尔河高平原研究地点热融湖塘附近可能会形成不衔接冻土层，湖塘水位排泄通道增加，会导致湖塘水体的排干，热融湖塘可能会变成季节性积水区。