與凍土“零度接觸”

廣袤無垠的青藏高原，神秘平靜的大地之下，靜靜躺著一種含有冰，并且對溫度極為敏感且性質不穩定的土體，它曾經是高原之上許多工程施工的技術難題，然而它也是高原生態系統中難以割舍的一部分——它就是凍土。

凍土是何物?

凍土是指0攝氏度以下，含有冰的各種巖石和土壤。

根據凍土的地理分布等方面因素，可把凍土分為冰沼土和凍漠土兩個土壤類型。冰沼土又稱苔原土，分布于極地苔原氣候區和我國黑龍江省北部，經常處于潮濕狀態，土層淺薄。凍漠土包括高山荒漠土、高山寒凍土，土壤較為干旱，表層有淡淡的土色，表面有許多礫石。

凍土區的工程建筑和施工中，還常根據凍土含冰量的不同，將凍土分為：富冰凍土(含冰量大于50％)，多冰凍土(含冰量為25％～50％)，少冰凍土(含冰量小于25％)；或按其物理狀態，將凍土分為：堅硬凍土(或稱低溫凍土)和塑性凍土。

目前常見的凍土分類還有一種是根據土、石凍結狀態延續的時間進行劃分的。一般將其劃分為短時凍土、季節凍土和多年凍土。凍結狀態只延續幾小時或數日的凍土稱為短時凍土或瞬時凍土；凍結狀態持續數月，冬季凍結，夏季融化的土層稱為季節凍土；凍結狀態持續兩年或兩年以上的凍土層稱為多年凍土。多年凍土可分為上下兩層，下層終年不化的土層被稱為永凍層，上層隨季節變化而發生凍融變化的土層被稱為季節融化層。

極端天氣與凍土

近代是人類推動歷史文明的輝煌時期，也是氣候變化最為顯著的時期。自工業革命以來，由于人類的種種活動，不僅導致全球氣候變暖，同時也導致全球生物多樣性銳減。根據全球氣候模型的預測，未來100年全球氣溫將升高1.4～5.8攝氏度，而且高緯度地區增溫幅度更大，同時降水將增加11％～17％，全球，特別是北半球中高緯度地區的降水量將增加，許多地區還將出現干旱等極端氣候。在全球變暖的背景之下，近50年來，中國氣候主要極端天氣事件的頻率和強度出現了明顯變化。從起初是華北和東北地區干旱趨重，長江中下游流域和東南地區洪澇加劇，到最近的西南嚴重干旱少雨。有預計，與2000年比較，2020年中國年平均氣溫將增加1.3～2.1攝氏度。

在北半球廣大中、高緯度地區，現代多年凍土分布面積占北半球陸地表面的24％。中國多年凍土面積215萬平方千米，占國土面積22.4％，居世界第三位。廣泛分布的多年凍土對當地的植被覆蓋、土地利用和工程建設具有重要影響，同時對氣候變化的響應也非常敏感。

凍土和氣候系統之間的作用是相互的：一方面，凍土是氣候變化的靈敏指示器，氣候作為凍土發生的重要驅動因素，其變化將引起凍土地區環境和凍土工程特性的顯著變化；另一方面，凍土的變化也通過一系列的水分與熱量交換過程反作用于氣候系統。當土壤凍結或消融時，會釋放或消耗大量融化潛熱，進而影響到氣候的變化。

目前，全球大多數多年凍土面臨著變暖或融化，與100年前相比，中國北部地區現代多年凍土南界已北移20～30千米，出現了自南向北的區域性退化趨勢。假如若干年之后，氣溫比現在升高3℃，多年凍土南界將繼續北退，現今的島狀凍土帶將完全消失，多年凍土區將僅剩下13.6萬平方千米。凍土溫度變化的時間約為非凍土的10倍，也就是說，現今溫度年變化深度(10～20米)處的溫度還是30年前地表溫度變化的結果。因此，在自然情況下，凍土帶的退化將滯后更長一段時間。凍土對溫度變化的自我調節作用還將表現在：當較大面積冰凍土消融時，將吸收大量的熱量用于冰的融化，從而部分地影響氣溫的升高；凍土消融和增溫過程，伴隨著氣溫變暖過程中大氣降水的增加，植被將得到發展，而這又將抑制凍土的消融。因此在自然狀態下，由于氣候變暖而造成的凍土退化過程是相當緩慢的，只是在凍土帶邊緣的高溫薄層多年凍土會首先融化。

高原生態系統難以割舍的一部分

凍土在它的水分和熱量交換過程中與寒冷地區生態環境發生著密切的關系，不僅控制著地表狀態的變化，而且影響著植被的發育程度，同時二者之間還存在著強烈的相互作用，地表條件一旦被破壞，干擾了凍土與地表植被生長間的平衡關系，生態環境將會退化，從而出現荒漠化，甚至沙漠化現象。

凍土對高原生態系統來說，最突出的一個作用是促進濕地的形成。由于永凍層形成天然的“隔水板”，使得降水和徑流無法滲入地下，如此一來，地表集水，土壤過濕，土壤上層會低溫缺氧，限制好氧細菌的活動：同時，由于凍土中缺少對有機質分解作用強的細菌，植物殘留體在燃氣條件下難以分解而殘存在泥炭之中，形成的泥炭層進一步滯水，就逐漸形成了各種類型的濕地。

而濕地對于凍土區來說，主要起冷卻作用。夏季，濕地水體的太陽輻射反射率高于其他物質，水體的蒸發也消耗了大量的熱能，另外處于水分飽和狀態的苔蘚層、泥炭層的熱容量大，導熱系數小，這些均導致下層凍土的融化深度很小。茂密的森林還會降低到達地面的太陽輻射，并減少地表輻射強度，導致夏季林內溫度明顯低于空曠地的氣溫，溫差也較小。可見，嚴寒的氣候、茂密的植被、林間的濕地等因素是形成大面積多年凍土地帶的根本原因。

由于凍土的存在，高原上的植物長期依靠凍結滯水來維持生長，并與凍土共同儲存了大量淡水資源，形成典型而獨特的凍土森林。這種冷濕環境，既維持了凍土的繼續存在，又保證了森林的生存與發展。

當凍土發生融解，由于地勢原因。在原本凍土的地區會出現土壤干燥的現象，而水分匯集在低洼處，使那里出現濕地。如此一來，高原上的植物生長條件發生了惡性變化，致使凍土森林逐漸消亡。而凍土的大面積退化，也必然會導致濕地的萎縮。(文章代碼：100920)