青藏高原北麓河多年冻土区阴阳坡地表能量和浅层土壤温湿度差异研究

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作   者：

兰爱玉;  林战举;  范星文;  姚苗苗; 

作者机构：

冻土工程国家重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院; 

关键词：

多年冻土;  阴阳坡效应;  地表水热过程;  青藏高原;  定量分析; 

期刊名称：

地球科学进展

基金项目：

i s s n：

1001-8166

年卷期：

2021 年 009 期

页   码：

962-979

摘   要：

青藏高原海拔高,太阳辐射强,坡向效应显著。其中阴阳坡效应不仅导致多年冻土空间分布格局的差异性,也严重影响了冻土路基工程稳定性。目前虽有大量关于阴阳坡热效应的研究,但定量化和多因素耦合作用的研究,特别是场地内多次重复测量的定量评估研究仍不多见。通过对青藏高原多年冻土区北麓河盆地两个具有相反坡向研究场近4年（2016年9月至2020年5月）近地表温湿度、辐射和风速等野外多重观测资料的分析,研究了高海拔多年冻土区阴阳坡效应对近地表水热及能量平衡的影响。结果表明:在坡向的长期影响下,阴阳坡下垫面性质（辐射、温湿度和土壤质地等）存在较大的差异。其中,阳坡土质相对粗糙,不利于水分的保持,阴坡反之。0.05 m深度阳坡（朝南坡向）的日冻融循环次数明显高于阴坡（朝北坡向）。2016—2019年阳坡和阴坡的日冻融循环总次数分别为368和109次,差异非常明显。阳坡各深度土壤温度均显著大于阴坡,温差约1.4℃。浅层地温对地表热量变化的响应速率较快,但随深度的增加阴坡地温的响应速率逐渐滞后于阳坡,且这一现象在融化阶段更为显著。融化阶段,阳坡水分的变化速率较快,随深度的变幅较大,但土壤含水量却明显低于阴坡。地表性质差异如温湿度、反照率和风速等控制着地表能量的交换过程,致使阳坡土壤热通量和短波辐射均大于阴坡。研究对深入理解高海拔、坡地多年冻土区气候—冻土关系及多年冻土模拟边界条件优化具有重要意义。