青藏公路沿线多年冻土热状况变化差异研究

地温随深度的分布曲线是了解多年冻土特征的最直接的途径，多年冻土垂直剖面上几个关键深度上的温度值，如地表温度、多年冻土上限处温度和多年冻土温度，是冻土学研究中必不可少的关键参数，这几个深度上的温度差异程度，即热补偿的大小揭示着多年冻土中能量传输过程和程度。近年来由于气候变暖，冻土温度普遍升高，但不同地区、乃至同一地区不同地表状态的热补偿变化明显不同，这是由于不同深度的热补偿不仅受多年冻土形成过程中的气候条件和演变历史控制，同时与区域地质、地理、积雪、植被覆盖和土壤性质等局地因素有关。本项目拟选择青藏公路沿线多年冻土为主要研究对象，分析局地因素对地表温度、多年冻土上限处温度和多年冻土温度的影响，确定不同类型多年冻土热补偿变化差异，分析热补偿与多年冻土稳定性之间的关系，并依据热补偿差异对青藏公路沿线多年冻土进行分类，为未来公路沿线冻土研究和工程建设提供科学依据。

本项目以青藏高原地区多年冻土活动层为主要研究对象，以气候要素、活动层内温度和水分等监测资料为基础，通过对青藏高原多年冻土区气温、地表温度、活动层内温度和多年冻土顶板温度等资料进行分析，明确了植被覆盖、土壤性质和含水量等对多年冻土浅层土壤热状况变化的影响作用，确定地表热补偿和活动层热补偿的变化规律以及其与与多年冻土稳定性之间的关系，并对青藏高原地区多年冻土热状况进行模拟。主要内容有：.青藏高原中部地区1980 - 2007年间地表温度显著升高，年平均地表温度升温速率在0.32 ~ 1.02 °C /10 a，平均速率达到0.6 °C /10 a，冷季的升温速率明显高于暖季。地表温度的升温速率要高于同时期气温的升温速率，造成地表热补偿的值增大。利用自动气象站观测的长波辐射计算得到的地表温度对MODIS地表温度（LST）产品在青藏高原中部连续多年冻土区的精度进行验证，并得到了改进后的青藏高原地表温度产品。.近年来，青藏高原大部分场地多年冻土活动层内土壤温度都呈现升高趋势，但由于局地因素的影响，不同场地、不同深度的土壤热状况变化存在差异。季节冻土区地表热补偿一般大于多年冻土区，青藏公路沿线多年冻土地表热补偿值一般在2.5 ~ 5.5 °C之间。在过去十年间，除了个别场地外，青藏高原大部分地区地表热补偿值有增大的趋势，说明近年来多年冻土区地表放热强度有所增大，这与活动层厚度增大，多年冻土退化相对应。青藏公路沿线各观测场地活动层热补偿值在-2.3 ~ 0 °C之间，活动层热补偿与浅层土壤颗粒和土壤含水量密切相关，在土壤颗粒较粗的场地值相对较大，而在有泥炭覆盖的沼泽草甸场地中最小。 .应用库德里亚采夫方法对青藏高原活动层厚度分布情况进行计算，并模拟了气候变化情景下未来青藏高原多年冻土区活动层变化情况，结果显示到2049年，青藏高原多年冻土区活动层厚度会增加0.1 ~ 0.7 m；到2099年，青藏高原多年冻土区活动层厚度会增加0.3 ~ 1.2 m。.对Common Land Model (CoLM)和和热传导模拟进行改进，使模型能更好的对青藏高原地区多年冻土活动层冻融过程和多年冻土热状况进行模拟，改进后的模型将为今后青藏高原多年冻土热状况研究提供帮助。