青藏高原中部典型下墊面活動層水熱動態及其熱擴散率研究

作者：原黎明,趙林,胡國杰,馬露,周華云,劉世博,喬永平

摘要：多年凍土活動層,尤其是淺層土壤的水熱傳輸機制,以及凍融過程的時空異質性是研究地-氣間能水交換的關鍵。利用位于青藏高原中部的唐古拉和通天河兩個活動層觀測場2013年的土壤溫度和水分數據,比較了不同下墊面淺層土壤日凍融循環過程的差異,以及不同凍融階段的地溫日變化及熱擴散率特征。結果表明:根據一日之內地溫的正負波動,淺層土壤的凍融過程可以劃分為解凍期、完全融化期、始凍期和完全凍結期四個時期,其中解凍期和始凍期統稱為日凍融循環發生期。解凍期的持續天數和深度明顯高于始凍期,高寒草原的日凍融循環天數和發生深度明顯高于高寒草甸。淺層土壤(0~20cm)日地溫變化普遍呈現明顯的正弦波動趨勢,且不同凍融階段的振幅差異較大,由于相變的緣故,解凍期的日地溫變化振幅最小。高寒草甸的日地溫振幅顯著低于高寒草原,說明日地溫動態與土壤質地和土壤水分密切相關,植被作為熱絕緣層,減弱了地溫對氣溫波動的響應。地表下5~10cm的熱擴散率顯著大于10~20cm深度,且5-10月融化季的熱擴散率顯著大于凍結季。熱傳導對流方程可以描述多年凍土區典型下墊面在季節凍融循環周期內不同月份的水分遷移方向。

發文機構：中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室/青藏高原冰凍圈觀測研究站 中國科學院大學 南京信息工程大學地理科學學院

關鍵詞：青藏高原凍融過程活動層日凍融循環熱擴散率Tibetan Plateaufreezing-thawing processactive layerdaily freezing-thawing cyclethermal diffusivity

分類號： P461.4[天文地球—大氣科學及氣象學]