三江源区冻土对气候变化的响应与影响研究

Frozen soil is an important forcing factor of the land surface. The interannual variability of the frozen soil has a great effect on the local energy and hydrological cycle, and in turn affects weather and climate. It is an undisputed conclusion that deterioration of the frozen soil, which may influences the energy and hydrological cycle of the Sanjiangyuan area even of the Tibet plateau, and leads to climate change ultimately. This study plans to use numerical model and carry out a research which is about the response of the frozen soil to the climate change, the prediction of the trend of the frozen soil deterioration, and regional climate effects of the frozen soil change. Through the launching of the project implementation, we hope to reveal the response of the frozen soil in the Sanjiangyuan area to the warming of the climate, to increase the understanding of the mechanism of action for the cryosphere and atmosphere, to predict the effect of the regional climate to the frozen soil deterioration.

冻土是陆面重要的强迫因子。冻土过程的年际变化将对局地能量与水分循环过程有重要影响，进而对天气及气候变化有着至关重要的作用。三江源区冻土退化已成为不争事实，冻土退化将对该地区及整个青藏高原地区的能量与水分循环过程产生明显的影响，引起气候发生变化。本项研究拟运用数值模式，开展三江源区冻土对气候变化的响应研究、冻土退化趋势预测研究、冻土水热变化对区域气候影响研究以及冻土变化对区域气候影响研究，通过项目的开展与实施，将进一步揭示三江源区冻土对气候变暖的响应程度，预测冻土变化对区域气候的影响，增加对气候变化背景下三江源区冰冻圈与大气圈间相互作用机理的认识。

冻土是陆面重要的强迫因子。冻土过程的年际变化将对局地能量与水分循环过程有重要影响，进而对天气及气候变化有着至关重要的作用。本项目开展了三江源地区冻土对气候变化的响应研究；陆面过程模式在三江源冻土区模拟性能检验及冻土水热性质参数化研究；冻土变化对陆面能量水分过程以及区域气候的影响研究；冻土退化趋势预测研究。通过项目的实施，（1）进一步揭示了全球变暖背景下三江源地区冻土快速响应事实及成因。发现1980-2014年，三江源地区冻土增温明显，表层土壤（0cm）增温率为0.71 ℃/10年，浅层土壤（5-20cm）增温率为0.48 ℃/10年，深层土壤（40-320cm）增温率为0.42 ℃/10年。气温对土壤温度有着明显的影响，冻融过程对土壤的增温趋势有一定的抑制作用。与1960-2014年相比，1985-2014年和2000-2014年冻结深度及冻结持续时间存在持续加速减少的趋势。冻结深度和冻结期与气温，融化指数和土壤湿度（降水）密切相关。考虑到该地区气温和降水增加的趋势，预计冻结深度和冻结持续时间将会继续减少。（2）验证并改进了陆面过程模式中土壤水热参数化公式，提高了模式在三江源冻土区的模拟能力。改进后的模式明显减小了原模式中的土壤导热率及其日变化幅度，减小了各层土壤温度模拟的偏差，增加了土壤液态水含量模拟，降低了潜热通量模拟的低偏差，同时也减小了净辐射、感热通量、地表净辐射的模拟，与观测值更加接近。（3）阐述了冻融过程影响能量、水分循环的机理，揭示了冻融过程的气候效应。研究揭示冻融过程是土壤温度变化的“缓冲器”，显著地增大了地表土壤热通量，改变了感热通量及潜热通量，并对高低空形势亦有一定影响。（4）预估了未来不同情境下冻土退化趋势。未来50年及100年，青藏高原地区的多年冻土无论在何种温室气体排放情景下，都呈现出退化趋势，退化主要发生在高原的东部、南部以及北部的边缘地区。