气候变化下的祁连山地区近40 年度多年度冻土分布变化模拟.pdfVIP

第33 卷第7 期 地 理 研 究 Vol.33, No.7 2014 年7 月 GEOGRAPHICAL RESEARCH July, 2014 气候变化下的祁连山地区近40 年多年冻土 分布变化模拟 1,2 1 1 1,2 1,2 1,2 张文杰 ，程维明 ，李宝林 ，仝迟鸣 ，赵 敏 ，王 楠 （1. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京100101； 2. 中国科学院大学，北京100049） 摘要：冻土是一种对气候变化极为敏感的土体介质，故气候的变化过程能反映和模拟冻土的 分布及变化趋势。基于高程—响应模型，运用高分辨率的高程数据（DEM ）、经度数据（Longi- tude ）、纬度数据（Latitude ）、年平均气温数据（MAAT ）和气温垂直递减率数据（VLRT ）对祁连山 地区近40 年的多年冻土分布状况进行了数值模拟。分析表明：① 该高程—响应模型模拟的 冻土范围和变化趋势与相关研究所引入逻辑回归模型的模拟结果基本一致。② 该模型模拟 4 2 4 2 的1970s、1980s、1990s ，2000s 的祁连山地区冻土分布面积分别为9.75 ×10 km 、9.35 ×10 km 、 4 2 4 2 8.85× 10 ③ km 、7.66 × 10 km 。在这40 年中，冻土的分布范围呈现出明显减少的趋势。 从 1970s 到1980s、1980s 到1990s、1990s 到2000s 三个时间段内，冻土分布范围的退缩速率分别为 4.1% 、5.3% 、13.4% ，其呈现逐渐增速的趋势，1990s 到2000s 出现了跳跃式增长。本研究可为分 析长时间序列祁连山地区的多年冻土变化提供科学参考依据。 关键词：多年冻土；动态变化；高程—响应模型；数值模拟；祁连山 DOI: 10.11821/dlyj201407008 1 引言 [1] 冰冻圈是古气候、古环境变化的重要信息库，也是气候变化的灵敏指示器 。冻土作 为冰冻圈的重要组成部分，其分布状况和特征都易受到气候变化的影响，在全球变化中 起着中介和指示器的作用[2,3] 。全球变暖对冻土有重要的影响，很多研究表明，全球气候 变化特别是全球变暖在很大程度上导致了高山冻土分布的消退[4-6] 。冻土的消融可能引起 [7-9] 一系列的变化，包括地表过程、水文、工程基础甚至区域气候等 。 祁连山地区是中国西北地区高山多年冻土的主要分布区之一[10] ，是河西走廊内陆河 流域的发源地和水源供给地[11] 。受全球气候变暖的影响，中国包括祁连山在内的很多冻 土区出现了大规模消退现象[12] 。冻土融化可能给当地的水资源调配带来很大的影响，甚 至可能引发一系列的洪涝灾害[13] 。很多研究发现冻土的退化减少也可能带来其他的环境 问题，比如可能影响当地的生物化学过程，破坏人类的工程建筑，甚至造成局部荒漠化 等[14,15] 。此外，祁连山冻土分布地区蕴藏着大量的天然气，对中国西北地区的经济发展、 生态平衡等有着重要的社会、经济和生态意义[16,17] 。故了解祁连山地区的冻土空间分布和 收稿日期：2013-11-11; 修订日