青藏高原二次科考多年冻土对亚洲水塔的影响专题科考工作获阶段性进展
发表日期:2022-04-19来源：
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青藏高原及周边地区孕育了黄河、长江、澜沧江等亚洲重要河流，被称为“亚洲水塔”。青藏高原广泛分布的多年冻土通过独特的水分运移影响着区域水文和水循环过程，探明江河湖源区多年冻土的本底状况是揭示多年冻土对亚洲水塔的影响过程和机制的首要任务。
青藏高原二次科考多年冻土对亚洲水塔的影响专题科考分队分别于2019年和2020年的10—11月对唐古拉山各拉丹冬南侧的色林错上游扎加藏布源区和北侧的长江上游沱沱河源区进行了多年冻土综合科学考察。两次野外调查工作共采集钻孔岩心、表层土壤、冰水等各类样本近1.2万件，为后期区域冻土理化指标分析，冻土环境化学、古气候环境研究的开展奠定基础。综合利用钻探、坑探、地球物理勘探等方法对多年冻土的分布边界、多年冻土剖面的地层、地下冰等特征进行了描述和取样，同步构建了多年冻土温度和活动层水热观测网络，为多年冻土对亚洲水塔影响的机理分析、数值模拟及情景预估提供数据保障。
对野外调查资料的分析表明，各拉丹冬南北坡地层沉积类型和地下冰赋存状态存在明显差异，北坡多年冻土的热稳定性、地下冰含量、冰缘地貌类型多样性均高于南坡，但由于受到构造地热、河流融区等多种因素的影响，北坡冻土分布形式更为复杂。研究区内地下冰主要分布于地表下15 m深度以内，但在局部区域的深孔（100 m）钻探结果也揭示了连续分布的、厚度大于50 m的地下冰；在各拉丹冬北坡发现了多年生冻胀丘分布群，首次在该区域发现了形态典型、结构完整的冰核型冻胀丘，并利用钻探和地球物理勘探方法进行了较为系统的勘察剖析。
沱沱河源区多年冻土下界在4 650~4 680 m之间，且在一定程度上受河流和地热影响形成局部融区。调查表明，多年冻土上限平均埋藏深度为2.47±0.98 m，部分地区存在融化夹层；受浅表层沉积物岩性和地热的影响，多年冻土下限埋藏深度相对较浅（平均为19.3 m），多年冻土相对较薄（平均厚度为15.0 m）；但在局部区域，多年冻土下限深度和多年冻土的厚度最大为75.0 m和72. 7 m。地形地貌、沉积物特征和地热条件是影响多年冻土厚度存在较大空间差异的主要原因。
基于沱沱河源区采集的1 072份土壤水分样品，探讨了活动层土壤水分的空间差异，并从植被类型、坡向、坡位以及冻土类型四个方面分析了冻结季多年冻土活动层及浅表层0~350 cm土壤剖面水分的分布特征与整体含水量。结果表明，在该区域平均厚度为2.72 m的活动层内，土壤质量含水量（总含水量）约为14.0%，活动层土壤含水量与植被发育情况存在正相关关系。除高寒沼泽草甸类型外，高寒草甸与高寒草原类型的活动层含水量随深度的增加呈现出先减小后增大的变化趋势。不同坡位类型的活动层含水量呈上坡位>下坡位>中坡位>平坡位，阳坡水分高于阴坡且两者活动层剖面水分变化相似。多年冻土区浅表层的土壤含水量大于区内融区同深度的土壤含水量，但两者土壤剖面水分分布均呈现出先增大后减小再增大的特征。该区域的GLDAS-Noah同化水分产品与实测数据对比的误差在10%以内，比ERA5-Land再分析土壤水分数据更为准确，但两种数据产品对土壤剖面上的水分垂直分布情况描述均与实测数据有较大差异。该研究结果可为数据同化系统的模式冻融参数化方案优化及遥感水分产品研发提供科学依据。
上述成果分别以“青藏高原腹地各拉丹冬南北坡多年冻土考察初步结果”“长江上游沱沱河源区多年冻土发育特征”“冻结季沱沱河源多年冻土区活动层土壤水分含量分析”为题发表于《冰川冻土》2022年第1期，论文第一作者分别为中国科学院西北生态环境资源研究院刘广岳工程师、周华云博士，以及南京信息工程大学李智斌硕士，通信作者为南京信息工程大学赵林教授。
该研究获第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0201）、国家自然科学基金项目（41931180、41671068、42071094、41701073）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA2002010202）、自然资源部中国地质调查局青藏高原自然资源要素综合观测试点项目（DD20208064）、江苏省基础研究计划青年基金项目（BK20200828）共同资助。
图1 色林错上游扎加藏布源区和长江上游沱沱河源区考察区域及勘察点位、剖面布设
图2 沱沱河源区多年冻土特征与基岩埋藏深度
图3 实测资料与再分析资料土壤含水量空间分布
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