本文關(guān)鍵詞： 長白山 地表覆被 積雪 季節(jié)性凍土 地溫　出處：《東北師范大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：凍土是地球冰凍圈系統(tǒng)中的主要組成部分。其存在、分布受到多種因素的影響，并且存在顯著的時(shí)空變化。在大陸尺度和區(qū)域尺度上，其主要受緯度、海拔、大陸度和干燥度等因素的控制和影響。在局域尺度上，其受土地覆被、積雪、坡向、坡度、土壤、巖性、水分等影響水熱平衡的局地因子的控制和影響。其中，土地覆被和積雪對(duì)凍土的影響非常顯著，也一直是研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 根據(jù)周幼吾等《中國凍土》及中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境工程研究所《1:1000萬凍土類型》定義：東北地區(qū)季節(jié)性凍土為“中深層季節(jié)性凍土（Middle-thickseasonally frozen ground）”，即凍結(jié)深度大于1m的季節(jié)性凍土。本文所指的季節(jié)性凍土為此類。 為了研究土地覆被和積雪對(duì)季節(jié)性凍土地溫的影響，本文在長白山牡丹嶺（敦化市江源鎮(zhèn)南山）地區(qū)選取典型地段的三種土地覆被狀態(tài)，即紅松櫟林、耕地、溝谷濕地作為研究樣地，分3組布設(shè)6臺(tái)HOBO和3臺(tái)自動(dòng)氣象站，同時(shí)配設(shè)多部手持式氣象儀，對(duì)森林、耕地和溝谷濕地的季節(jié)性凍土和積雪進(jìn)行了2個(gè)冬季的觀測（2010~2011，2011~2012），并進(jìn)行了植被擾動(dòng)、積雪擾動(dòng)條件下地溫的變化情況的觀測，研究植被和積雪對(duì)地表溫度造成的影響。 此外，本文基于2001年以來長白山30個(gè)氣象站的地溫、積雪以及常規(guī)氣象數(shù)據(jù)，并于http://modis.gsfc.nasa.gov/下載了2001~2010年的MODIS影像，在其地表月均溫產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，合成了長白山地區(qū)各年份地表年均溫等值線圖譜。同時(shí)也反演了相應(yīng)年份冬季的積雪深度圖譜。然后一同疊加在長白山土地利用圖上，依據(jù)地表覆被和積雪對(duì)地表的溫度影響值，將圖譜中的各柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，形成新的地溫圖譜。 依據(jù)周幼吾《中國凍土》關(guān)于中深層季節(jié)季節(jié)性凍土（又稱穩(wěn)定性凍結(jié)）的季節(jié)凍結(jié)和融化層地面年平均溫度（tξ）與年平均氣溫（ta）的關(guān)系公式：tξ=3.72144+0.72329ta，計(jì)算出tξ=10（中深層季節(jié)凍土和淺層季節(jié)凍土分界線），年平均氣溫ta=8.68。然后在tξ=10的區(qū)域選取6個(gè)站點(diǎn)，通過1961~2010年年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)和地表年均溫?cái)?shù)據(jù)線性回歸得到：tair=0.8092tground+0.4339（Adj-R2=0.8717,p=0.000），然后換算出tξ=10的地表溫度為tground=10.2，即地表年均溫10.2℃所在的線為中深層季節(jié)性凍土南界線。 最后在調(diào)整后的地溫圖譜中提取地表年均溫為10.2℃的線，作為中深層季節(jié)性凍土的南界，并分析在2001~2010年其界線的變動(dòng)情況。 通過對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)和反演結(jié)果進(jìn)行分析，主要結(jié)論如下： 1）植被的高低和蓋度差異對(duì)其內(nèi)氣候的影響不同。紅松櫟林因植被高大、冠層濃密以及層片較多，造成冬季的降溫作用明顯。分析可見，與植被冠層頂部相比，冠層將吸收和反射約40%左右的太陽輻射，因此導(dǎo)致林內(nèi)且氣溫較低，降溫幅度在2℃左右。而耕地因作物株行距較大，植株矮小，且冬季時(shí)葉子枯落，其對(duì)太陽輻射的影響非常小，因此對(duì)下伏土壤地溫影響不大。溝谷濕地以苔草、莎草、小葉章為主，植物蓋度較大，但因高度太小，其對(duì)地面的降溫作用也不大，但稍高于耕地。 2）地表覆被不同對(duì)下伏季節(jié)性凍土的影響不同。地表覆被因個(gè)體形態(tài)不同，蓋度不同，對(duì)下伏土壤的溫度影響不同。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，森林在冬季的降溫作用明顯，可以造成其下伏淺層地溫溫度位移在2℃左右，并使凍土凍結(jié)時(shí)間提前，凍結(jié)深度加重。而耕地和草地則相對(duì)較弱。 3）積雪的保溫作用對(duì)下伏季節(jié)性凍土影響在解凍和融化期不同。積雪具有保溫作用，不同深度其保溫效果不同。在長白山的地區(qū)，，不足5cm的積雪對(duì)下伏淺層地溫影響作用不大，但當(dāng)積雪在15~20cm時(shí)，造成的溫度位移在2~4.1℃左右。積雪在土壤凍結(jié)初期，表現(xiàn)為弱化淺層地溫的降低，使凍結(jié)深度變淺，但在土壤解凍時(shí)，因其需吸收大量相變熱，造成淺層地溫回升較慢，延長土壤凍結(jié)時(shí)間。 4）植被和積雪擾動(dòng)對(duì)下伏季節(jié)性凍土影響很大。清除植被，使地表完全裸露，則去除了植被的降溫作用，使下伏土壤凍結(jié)時(shí)間延后，凍結(jié)深度發(fā)生變化。同理積雪也對(duì)下伏土壤地溫產(chǎn)生響應(yīng)的影響。但是兩者之間往往存在交叉影響，即植被清除后，則積雪較未清除的樣地要厚，積雪的保溫作用就體現(xiàn)出來了。 5）長白山地區(qū)中深層季節(jié)性凍土南界移動(dòng)幅度較大。2010年因極端高溫，中深層凍土南界在研究區(qū)以南；2003、2004、2006年中深層季節(jié)性凍土南界位置相似，且位于最北端，即丹東-岫巖-海城一線；其余的年份則基本分布在寬甸-蓋州一線附近。近十年界限南北最大差距在350公里以上。 總的研究表明，植被和積雪對(duì)長白山季節(jié)性凍土的影響機(jī)制較為復(fù)雜，不同植被類型和積雪狀態(tài)對(duì)凍土的影響程度也各不相同，且同時(shí)可能受氣溫、坡度坡向、巖性、水分等其它因素的共同影響。本論文基本較為成功地分析和解釋了長白山典型地表覆被和積雪對(duì)凍土地溫以及凍融過程的影響機(jī)理，并給出了它們對(duì)凍土的影響程度，最后探討了基于植被和積雪影響下的季節(jié)性凍土南界對(duì)氣候變化的響應(yīng)，為今后長白山季節(jié)性凍土影響因素的研究奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P642.14

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1465411