綜合大學學報

全球變暖背景下青藏高原多年凍土分布變化預測

焦世暉，王凌越，劉耕年

摘要：目的：多年凍土與冰川、積雪是青藏高原冰凍圈的重要組成部分。青藏高原多年凍土分布廣、厚度薄、穩定性差。氣候變暖顯著和人類活動日益增加，加劇了凍土退化，引發一系列生態和環境問題。本文根據氣象和多年凍土觀測等資料，繪制青藏高原地區現代多年凍土分布圖，對各類多年凍土邊界分布與等溫線的對應關系進行分析。應用現代氣溫等溫線，并結合地形、冰緣地貌證據，模擬IPCC報告中提出的升溫情況下青藏高原地區各類多年凍土分布的變化情況，對多年凍土區內地表過程響應機制展開討論，為探討全球變暖背景下的青藏高原環境變化提供依據。方法：多年凍土邊界資料主要依據《中國冰川凍土沙漠圖》以及文獻，溫度依據 1981—2010年氣象站點月平均氣溫資料，地形依據ASTER GDEM 90 m分辨率高程數據。在研究區進行插值補點，嘗試給出已有站點溫度與海拔、緯度間的關系，通過模擬結果計算補點的溫度，繪制青藏高原地區現代平均氣溫等溫線和青藏高原現代多年凍土分布圖，在此基礎上模擬升溫 1.8℃和 4℃條件下青藏高原多年凍土的分布情況。以青藏高原及周邊地區 1981—2010年氣溫數據為基礎，計算各站點 30年氣溫的方差，通過插值方法繪制出青藏高原地區30年氣溫方差分布圖。方差的大小標志著溫度變幅的大小，反映年均溫的穩定性。結果：在年均溫升高1.8℃的情況下，大片多年凍土收縮明顯。島狀多年凍土區北部在升溫的條件下依然比較穩定，南部在增溫趨勢下向北劇烈收縮。喜馬拉雅山地區高山多年凍土面積驟減，平均海拔在5100 m以上；祁連山地區多年凍土在升溫1.8℃情況下依然比較穩定，變化不大。在年均溫升高 4℃情況下，大片多年凍土依然穩定，僅在西北部和東部部分地區小范圍收縮。島狀多年凍土中部向南北收縮，其他地區凍土范圍僅有小幅度收縮。喜馬拉雅山地區多年凍土分布較溫度升高1.8℃的情況變化不大；帕米爾高原多年凍土進一步收縮。部分極高山在升溫 4℃條件下依然能夠發育多年凍土。在年均溫升高 6℃條件下，青藏高原地區多年凍土消融明顯。大片多年凍土區依然保持穩定，僅西北部少部分消融；島狀多年凍土大幅減小，僅在中西部小范圍發育；高山多年凍土僅在喜馬拉雅山地區、橫斷山脈地區和祁連山地區零星發育。多年凍土面積僅為現代的50.8%。青藏高原中部氣溫變化幅度最大，部分島狀多年凍土在升溫環境下收縮明顯。高原西部、西北部和西南部氣溫變化幅度較中部地區小，但對西北部和西南部的高山多年凍土影響的程度依然較高。大片多年凍土區由于其整體高海拔的特征，導致其在升溫環境下依然穩定。結論：青藏高原多年凍土在平均氣溫升高1.8℃的情況下大范圍消融，面積是現代多年凍土的 83.4%左右。在平均氣溫升高4℃的情況下，青藏高原多年凍土區面積是現代的73%。在平均氣溫升高6℃的情況下，青藏高原多年凍土區面積是現代的50.8%。青藏高原多年凍土區溫度變化與多年凍土本身的退化趨勢存在較好的對應關系，同時影響到區內土壤、植被、冰川、降水、湖泊等的變化規律。凍土的退化會對植被、土壤、生態、工程等產生巨大的影響。在未來對青藏高原的研究和開發建設中，多年凍土的變化和特點應得到更大的重視。

來源出版物：北京大學學報（自然科學版）, 2016, 52(2):249-256

入選年份：2016