Page 13 - 《高原气象》2022年第1期

第 41 卷 第 1 期 高 原 气 象 Vol. 41 No. 1
2022 年 2 月 PLATEAU METEOROLOGY February，2022

刘闻慧，文军，陈金雷，等，2022. 青藏高原土壤冻融过程关键参量时空分布特征分析［J］. 高原气象，41（1）：11-23. LIU
Wenhui，WEN Jun，CHEN Jinlei，et al，2022. Characteristic Analysis of the Spatio-temporal Distribution of Key Variables during
the Soil Freeze-thaw Process over the Qinghai-Xizang Plateau［J］. Plateau Meteorology，41（1）：11-23. DOI：10. 7522/j.
issn. 1000-0534. 2021. 00024.

青藏高原土壤冻融过程关键参量

时空分布特征分析

刘闻慧 ，文 军 ，陈金雷 ，王作亮 ，陆宣承 ，武月月 ，蒋雨芹 1
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（1. 成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225；
2. 中国科学院西北生态环境资源研究院/冰冻圈科学国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；
3. 中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室，甘肃 兰州 730000）
摘要：土壤冻融过程是青藏高原陆面过程中最突出的特征之一，量化表征土壤冻融过程的关键参量变化
特征对认识青藏高原气候变化、生态和水文过程有重要的科学意义。本文利用青藏高原地区 ECMWF/
ERA5（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts/ERA5）的浅层土壤温度、体积含水量和气温
资料，通过线性回归、Mann-Kendall检验法、滑动 t检验和相关分析等方法，分析了表征青藏高原土壤冻
融过程的三个关键参量-冻结开始时间、融化开始时间和冻结持续时间的时空分布特征，并探讨了其与
气温、海拔的相关性。结果表明：青藏高原土壤冻融过程的空间分布特征为由西北到东南存在冻结推
迟、融化提前和冻结持续时间缩短的趋势。1979-2018年间，青藏高原整体土壤冻融过程改变显著，冻
结开始时间推迟 14. 0天，变率为 0. 17 d·a ；融化开始时间提前 11. 0天，变率为 0. 07 d·a ；冻结持续时
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间缩短 25. 0 天，变率为 0. 23 d·a 。青藏高原土壤冻融过程整体变化趋势一致，局地变率存在差异。羌
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塘地区土壤冻结持续时间缩短最为明显，南北部分别缩短 47. 2天和 32. 9天。三个冻融过程关键参量与
气温、海拔相关性显著。气温每上升1. 0 ℃，冻结开始时间推后5. 2天，融化开始时间提早4. 5天。在青
藏高原高寒气候带，海拔每升高1000. 0 m，冻结开始时间提早9. 1天，融化开始时间推后4. 9天。
关键词：青藏高原；土壤冻融；陆面过程；时空分布；气候变化
文章编号：1000-0534（2022）01-0011-13 中图分类号：P467 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00024

1 引言 等，2002a），而且对大气环流、地表能量平衡、水文
循环、土壤碳循环以及生态系统具有重要作用
青藏高原地处亚洲大陆的中南部，是全球平均
（Guo et al，2011；Shen et al，2015；Wang et al，
海拔最高的地区。青藏高原庞大地形的动力和热 2020）。由于冻土中封存着大量有机碳，土壤冻融
力作用，对周边地区乃至全球的大气环流演变都有 过程会影响地气之间的二氧化碳交换。随着气候
着极其重要的影响。由于特殊的地形与气候，青藏 变暖，土壤冻融过程的变化也将导致更多的温室气
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高原多年冻土覆盖面积约为 1. 06×10 km（Zou et 体释放到大气中（朴世龙等，2019）。此外，土壤冻
al，2017），也是中、低纬度地带多年冻土分布最 融过程会显著改变土壤的干湿及热量状况（杨梅学
广、厚度最深、温度较低的地区（王澄海等，2003）。 等，2002），进而影响地气之间能水交换（李述训
冻融过程不仅影响着地气系统的能量交换（李述训 等，2002b）。同时，土壤冻融过程会改变土壤热力

收稿日期：2020⁃11⁃13；定稿日期：2021⁃03⁃29
资助项目：国家自然科学基金项目（41971308）；成都信息工程大学科研项目（KYTZ201821）；第二次青藏高原综合科学考察项目
（2019QZKK0105）
作者简介：刘闻慧（1996-），女，四川成都人，硕士研究生，主要从事陆面过程方面的研究. E-mail：lwh121010@163.com
通信作者：文军（1964-），男，甘肃临洮人，教授，主要从事陆面过程与卫星遥感研究. E-mail：jwen@cuit.edu.cn