黄河源区冻土退化及其关键水文要素响应取得阶段性进展
发表日期:2021-04-29来源：
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近年来，气候变暖显著，全球冻土加速退化。受冻土退化影响，位于青藏高原东北部的黄河源区水资源补给、径流与排泄过程发生了显著变化。黄河源区水量对于流域水资源稳定性与区域生态系统完整性至关重要，但是由于区域冻土赋存状况复杂，冻土与地表水、地下水相互作用交错，地形地貌、活动断裂及其冻土退化控制着地下水分布，从而限制了人们对于气候变化造成的冻土退化及其水文影响的理解与认识。
基于此，中国科学院西北生态环境资源研究院（简称西北研究院）冻土工程国家重点实验室盛煜研究团队综合利用野外监测、实地调查、数值模拟等多学科领域技术手段与方法，开展了气候变化驱动下黄河源区冻土退化过程及其关键水文要素响应研究工作：1）结合热传导计算模型开展了四种类型冻土变化过程模拟，基于GIS空间分析呈现了黄河源区冻土过去50年及未来100年时空变化过程（图1），1972~2012年源区多年冻土只有少部分发生退化，退化的冻土面积约为1056km2，季节冻土主要集中在源区东南部的热曲谷地、小野马岭以及两湖流域南部的汤岔玛地带，至2050年，RCP2.6、RCP6.0、RCP8.5三种气候变化情景下面积减少约9%，至2100年，RCP2.6情景下减少约22%，RCP6.0情景下减少约38%，RCP8.5情景下减少超过了50%；2）基于冻土水文要素的野外监测与室内模拟，对比分析了不同退化冻土状态下水文要素变化的差异性（图2），多年冻土活动层土壤水分随冻结土壤融化自上而下逐渐增加并达到饱和状态，由于冻土层的阻隔作用，壤中流在冻土上限附近聚积，冻结层上水水位上升幅度较大，季节冻土由于缺少冻土层的阻隔，土壤水分则以深层渗漏或侧向流动为主，此外，冻土水文过程还受到降雨蒸发、土壤质地、地形坡度、植被覆盖等局地因素以及贯穿融区地下水等水文地质条件的影响，其复杂性显现了这一研究的重要性。研究成果将为深入理解黄河流域径流形成过程与演变规律，准确预测黄河源区冻土变化的生态与水文效应提供科学依据与理论支撑。
该研究受中科院重点部署项目（KZZD-EW-13）、国家自然科学基金项目（41501079，91647103，41971093），以及中国博士后基金、西北研究院人才基金、冻土工程国家重点实验室自主研究课题等项目共同资助。相关阶段性研究成果发表在Land Degradation & Development、Cold Regions Science and Technology、Hydrological Sciences Journal等环境、冻土与水文学界权威期刊。西北研究院曹伟为论文第一作者，吴吉春、彭尔兴、马帅等人参与部分研究工作。
图1 黄河源区冻土过去50年及未来100年时空变化过程
图2 不同退化冻土状态下水文要素变化的差异性
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