青藏高原土壤冻融过程关键参量时空分布特征分析

摘要

土壤冻融过程是青藏高原陆面过程中最突出的特征之一,量化表征土壤冻融过程的关键参量变化特征对认识青藏高原气候变化、生态和水文过程有重要的科学意义。本文利用青藏高原地区ECMWF/ERA5(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts/ERA5)的浅层土壤温度、体积含水量和气温资料,通过线性回归、Mann-Kendall检验法、滑动t检验和相关分析等方法,分析了表征青藏高原土壤冻融过程的三个关键参量-冻结开始时间、融化开始时间和冻结持续时间的时空分布特征,并探讨了其与气温、海拔的相关性。结果表明:青藏高原土壤冻融过程的空间分布特征为由西北到东南存在冻结推迟、融化提前和冻结持续时间缩短的趋势。1979-2018年间,青藏高原整体土壤冻融过程改变显著,冻结开始时间推迟14.0天,变率为0.17 d·a^(-1);融化开始时间提前11.0天,变率为0.07 d·a^(-1);冻结持续时间缩短25.0天,变率为0.23 d·a^(-1)。青藏高原土壤冻融过程整体变化趋势一致,局地变率存在差异。羌塘地区土壤冻结持续时间缩短最为明显,南北部分别缩短47.2天和32.9天。三个冻融过程关键参量与气温、海拔相关性显著。气温每上升1.0℃,冻结开始时间推后5.2天,融化开始时间提早4.5天。在青藏高原高寒气候带,海拔每升高1000.0 m,冻结开始时间提早9.1天,融化开始时间推后4.9天。