Page 14 - 《高原气象》2022年第1期
P. 14

高     原      气     象                                 41 卷
              12
             学和水力学特性，影响土壤水分运移过程，影响冻                             还较少，使用在青藏高原地区适用性好的再分析资
             土区水循环过程（阳勇和陈仁升，2011），进而影响                          料可以研究大范围地区土壤冻融过程的长期变化。
             生态系统的稳定性（Jorgenson et al，2001）。                    此外，已有对青藏高原土壤冻融过程的研究大多数
                  目前，国内外对于土壤冻融过程研究较多。传                          仅依据土壤温度划分土壤冻融不同阶段（李卫朋
             统上，土壤冻融过程的研究主要利用站点观测资料                             等，2014；杨淑华等，2018；冉洪伍等，2019；蔡林
             和有限尺度的数值模拟来进行（Sinha and Cherkau‐                   彤等，2021）。而已有研究表明，土壤在冻结和融

             er，2008；罗斯琼等，2008；Xie et al，2008；刘双                化 状 态 下 呈 现 不 同 的 水 热 特 性（Hinkel et al，
             等，2018；徐洪亮等，2021）。早期的研究主要是利                        2001），土壤含水量会影响土壤冻融过程和土壤的
             用站点观测的土壤温度判别土壤冻融状态。Men‐                            热量分布（周余华等，2005）。土壤冻融过程非常复
             zel et al（2003）用德国境内 41 个气象台站资料分析                  杂，包含水分相变和热传导，土壤含水量的变化与
             了土壤冻融状态的变化，结果显示近地表土壤冻结                             土壤温度的变化密切相关。因此，土壤冻融循环不
             时间随着气温升高而缩短。Henry（2008）用加拿大                        仅体现在土壤温度的改变上，也直观地体现在土壤
             境内的 31 个气象台站资料分析了土壤冻融时间的                           体积含水量的变化上。
             变化，发现近地表土壤冻结天数呈逐渐下降的趋                                  研究土壤冻融过程的时空分布特征是深刻理
             势。在中国，高荣等（2003）利用气象站资料分析指                          解其变化机理的基础。已有工作为青藏高原土壤
             出青藏高原在 20 世纪 80 年代土壤冻结多偏早，解                        冻融过程的研究累积了丰富的经验。青藏高原高
             冻偏晚，冻结日数偏多，在 90年代恰好相反。由于                           海拔地区气候的自身变率相对较大，而该地区的观
             土壤冻融过程及其与气候关系的复杂性，离散的台                             测资料仍存在较大缺口，受条件限制，已有研究所
             站观测资料无法满足研究需求，数值模式迅速发展                             用的资料序列相对较短，所涉及的站点有限，相对
             并逐渐成为研究土壤冻融过程的重要手段。Guo                             于整个青藏高原地区而言，还需要进一步的研究工
             and Wang（2014）使用 CLM4和高分辨率气象资料研                    作。即整个青藏高原上土壤冻融循环的空间差异
             究发现青藏高原土壤冻结开始时间推迟，冻结结束                             怎样表现？过去数十年间，青藏高原的土壤冻融过
             时间提前。陈渤黎等（2017）使用若尔盖站观测数                           程发生了怎样的变化？青藏高原上不同区域的土
             据驱动 CLM3. 5 模式分析冻融过程在土壤温度变                         壤冻融过程对气候变化的敏感性有何差异？为了
             化、各能量通量分配中的作用。近年来，遥感技术                             回答这些问题，本文利用青藏高原区域的再分析资
             也被应用于表层土壤冻融过程及相关物理参数的                              料，通过土壤温度与土壤体积含水量划分土壤冻融
             检测（Smith et al，2004；Qin et al，2009；刘源等，            不同阶段，研究青藏高原地区土壤冻融过程关键参
             2018）。遥感技术在监测较大区域内的近地表土壤                           量的时空分布特征，并探讨了土壤冻融过程关键参
             冻融过程具有空间连续性好的优点，可以覆盖很多                             量与气温、海拔的相关性。以期加深理解青藏高原

             没有地面观测的区域。Jin et al（2009）开发了一套                     冻土演变过程，有助于提高对寒区陆面过程及气候
             决策树算法，并用 SSM/I 亮温资料诊断了中国境内                         变化的认识。
             近地表土壤冻结状态。Li et al（2012）利用 SSM/I                   2   研究区概况、资料选取与方法介绍
             （Special Sensor Microwave/Imager）资料研究发现青
             藏高原上冻结开始时间推迟了约 10 天，而融化时                           2. 1  研究区域概况
                                                         -1
             间提前了约 14 天，整体冻结天数减少 1. 68 d·a 。                        青藏高原地处我国西南部，位于昆仑山脉、祁
             以上的研究主要使用观测站资料或遥感资料。观                              连山脉、横断山脉和喜马拉雅山脉之间。青藏高原
                                                                                                        6
             测数据真实可靠，可以较为精确地反应青藏高原的                             内山川交错，河湖众多，总面积约为 2. 57×10 km ，
                                                                                                            2
             土壤冻融过程，但由于青藏高原上站点稀缺，数据                             平均海拔 4000 m 以上，广泛分布冰川、冻土与积
             不连续，因此研究区域有限（李卫朋等，2014）。相                          雪，构成了地球中、低纬度最大的冰冻圈作用区
             较于野外观测，微波遥感的优势在于连续性、全球                            （姚檀栋，2008），下垫面类型包括高寒草原、高寒
             覆盖及频繁的重访周期，但其空间分辨率与精度有                             草甸、高寒沼泽草甸、高寒荒漠草原等。青藏高原
                                                                                                 2
                                                                                             6
             待提高（张廷军等，2009）。目前，对于整个青藏高                          上多年冻土覆盖面积约 1. 06×10 km ，占区域总面
             原地区长时间尺度土壤冻融过程的时空分布研究                              积的 40%，季节冻土约 1. 46×10 km ，占区域总面
                                                                                             6
                                                                                                2
   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19