西藏纳木错流域冻土环境初步研究

第21卷第12期2006 年12月

地球科学进展

A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC E

V o l .21 N o.12

D e c.，2006

文章编号：1001-8166 （2006 ）12-1324-

09 西藏纳木错流域冻土环境初步研究

田克明1

，刘景时1

，康世昌

1，2

，李潮流

1

（1.中国科学院青藏高原研究所，纳木错圈层相互作用综合观测研究站，北京　100085

；2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，冰冻圈与寒区环境联合重点实验室，甘肃　兰州　730000 ）摘　要：利用在西藏纳木错流域念青唐古拉山北坡（ N Q N ，海拔5400 m ）和西北保吉乡（B J ，海拔4730 m ）布设的两台带有四层土壤探头自动气象站（ A W S ）

2005 —2006 年冬季10个月观测数据进行了统计分析。结果表明：观测期间 N Q N 日及月平均气温均低于B J ，但变化幅度均小于B J ，土壤冻结时间比B J 长，两处的气温梯度为0.31℃/100 m 。与安多月平均气温比较，推断 N Q N 存在高山多年冻土。 N Q N 大气—土壤及土壤内热传输速度快于B J ；冻结期内土壤中未冻水含量在0～－2.5℃时发生跃变且与土壤温度存在较好的线性关系；相同深度处 N Q N 土未冻水含量较小。土壤温度日变化在0～40 c m 深度处较明显，40 c m 深度以下变化很小，未冻水含量日变化在5 c m 深度较明显，20 c m 以下变化微弱。利用两观测点冻结深度（D f ）与冻结积温（T g ）的良好相关建立模型， N Q N 为：D f - n ＝0.0016 T g ＋1.69 ，R 2＝0.9958 ；B J 为：D f - b ＝0.002 T g ＋1.13 ，R 2＝0.9424 ，并由此推断出两观测点最大季节冻结深度分别为1.69

m 和1.13 m 。关　键　词：纳木错流域；冻土；土壤含水量；土壤温度；最大季节冻深

中图分类号：

S 152.7 文献标识码：A 1　引　言

自20世纪60年代，中国科学家开始对青藏高原冻土进行初步考察及局部研究。而20世纪70年代末至90年代初，科学家们对青藏高原冻土进行了更深更广的研究，主要涉及青藏高原冻土整体的特征、区域冻土的特征、发育形成条件、历史演变、形成及发展趋势以及分布规律

［1］

。随着20世纪80年代以来

的全球升温，以后的青藏高原冻土研究更多侧重于气候变化对冻土的影响和变化趋势，以及冻土变化导致的环境问题研究［1～6 ］

，相继的还有冻土水文过程［7

］

、

冻土内部水热交换过程及其影响因素研究

［8，

9］，冻土

分布图的编制［10，11］

和冻土温度状况数值模拟研

究

［12］

，建立了基于

G I S 的冻土分布模型［13］

。

纳木错是西藏最大的内陆湖泊，然而纳木错流域冻土及其相关的研究仍然缺乏实际的观测资料。吴中海等［

14］

通过对纳木错湖湖相地层的研究指出，

纳木错地区的年平均气温从1970 年以来比新冰期时期升高了约4～

8℃。纳木错高山地区是否存在多年冻土，气候变化对该地区冻土产生了什么影响？以及冻土对水文过程及草原生态环境有什么影响？过去一直缺乏实地水文气象观测而认识空白。为了解纳木错流域的寒

区环境及冻土水文特征，自2005 年8月开始，中国

科学院青藏高原研究所在纳木错流域进行了一系列观测研究，包括在流域上布设了两台带有土壤温湿度探头的自动气象站。旨在了解纳木错流域气象、气候特征的基础上，揭示该流域冻土特征、冻土水文

　收稿日期：2006-10-11 ；修回日期：

2006-11-03.*基金项目：国家重点基础研究发展计划项目“青藏高原冰冻圈变化与能量水分循环过程”（编号：2005 C B 422003 ）；国家自然科学基金

项目“喜玛拉雅山典型冰川水文过程对气候变化响应的观测研究”（编号：40571037 ）；中国科学院“百人计划”项目；中国科学院“院长基金”项目；国家人事部留学回国人员启动基金项目资助.　作者简介：田克明（1980-），男，江西赣州人，在读博士研究生，主要从事寒区水文及冻土方面的研究. E - m a i l ：

t kem i n g ＠ i t pcas . a c. c n

过程，以及气候变化对该流域产生的影响及未来发展趋势，为该地区的经济发展、环境保护政策制定等提供科学依据。

2　研究区域及数据来源

2.1　研究区域

如图1A 所示，纳木错位于藏北高原的东南部

（30°

00′～31°10′ N ，89°30′～91°25′ E ，海拔4718 m ），西藏自治区当雄县和班戈县内。流域的北部和西北部是起伏较小的藏北高原丘陵，东南部是念青唐古拉山脉，地势总的特征是南高北低，整个

流域形成一封闭的内陆盆地，流域面积约1.06 ×

10 4km 2

。具有典型的高原草地湖泊生态系统特征，下垫面为高寒草甸，环境异质性强，生物多样性丰富。

图1　纳木错流域及自动气象站位置图

F i g.1 L o c a ti on m ap o f t he N am C o b a s i n and A W S s i t e s

2.2　数据来源

在纳木错流域安装了两台美国

C a m p b e l l S c i e n- t ifi c L t d.公司生产的自动气象站（ A W S ；图1），各带

有四层土壤温湿度探头（ P t s 和 T DR s ），记录气温、

空气相对湿度、太阳辐射、饱和水汽压、风速、风向、土壤温度及土壤含水量，仪器具有可靠的稳定性和

极高精度。 A W S 布设如图1B 所示，流域南部的自

动气象站位于念青唐古拉北坡（记为 N Q N ），观测从

2005 年9月19日至2006 年5月26日，观测数据每半小时记录一次，贮存于数采器中。流域西北部的自动气象站位于保吉乡管理站（记为B J ）。观测从2005 年9月23日至2006 年5月26日，观测数据每半小时记录一次，贮存于数采器中。

3　数据分析

3.1　气温

图2所示为两观测点观测期日平均气温变化，

呈现了较一致的变化趋势。期间

N Q N 日平均气温为－6.9℃，最高为4.5℃，最低为－19.5℃，变化幅度为24℃。B J 日平均气温为－4.8℃，最高为8.7℃，最低为－17.5℃，变化幅度为26.2℃。 N Q N 日平均气温明显低于B J ，两者相差最大为8.5℃；观

测期间的日平均气温变化幅度也小于B J 。两观测

点日平均气温最低值同时出现在12月26日，相差2.0℃。

日平均气温持续低于0℃的时间为土壤冻结期。

N Q N 处土壤冻结期从10月4日至次年5月23日，期间平均气温为－7.5℃；

B J 土壤冻结期从10月22日至次年4月30日，平均气温为－6.9℃。

观测期间的月平均气温除12月份外，

N Q N 各月平均气温皆比B J 低，变化幅度也较小。两观测点月最低气温都出现在12月，分别为－10.3℃和－11.4℃。观测期间的月平均气温前者为－5.9℃，后者为－3.7℃，相差2.2℃，由此可知两处的气温

梯度为－0.31℃/100 m ，小于通常的大气温梯度

（－0.6℃/100 m ），这可能是由于

N Q N 位于念青唐古拉山脉的北面阴坡上，而B J 位于纳木错湖的西北的高原丘陵上。

此外，我们比较了西藏安多与

N Q N 及 B J 9～12 月的月平均气温，发现除12月外，安多的月平均气

温都高于 N Q N ，各月份都低于B J 。

3.2　土壤温度及未冻水含量变化过程

在低于0℃时，土壤中未冻水对植物的生长具有重要性，而当存在未冻水时，冻土和多年冻土的物

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第12期 田克明等：西藏纳木错流域冻土环境初步研究