青藏高原多年冻土变化对水文过程的影响
|
|
多年冻土区降水和土壤含水量时空变化趋势
为更好地探求青藏高原多年冻土变化的水资源效应，亟待查明多年冻土区空间尺度的降水量和土壤储水量之间的协同变化特征。本文选取中国气象信息中心中国地面降水 0．5°×0．5° 格点数据集和第五代全球大气再分析资料（ERA5）土壤水分再分析数据产品，以探求青藏高原多年冻土区的降水和土壤含水量空间变化格局。
多年冻土区降水时空变化趋势
中国气象信息中心中国地面降水 0．5°×0．5° 格点数据集是相对较为可信的一套数据，对青藏高原降水量空间插值，尤其是对降水量变化的描述较好。对该数据的分析表明，青藏高原多年冻土区的年平均降水量存在明显的区域差异，自西北向东南从几十至上千毫米递增；其中西北部降水量偏低，东南部降水量较大（图 5a）。从年际变化来看，1980—2018 年，除青藏高原东南部区域的年降水量呈明显减少趋势外，青藏高原大部分区域的降水量呈明显增加趋势，中西部尤为明显，增加速率范围在 2．0—4．4 mm／a，降水变化速率最大值约出现在唐古拉山南坡附近。其中，比较干旱的西北部多年冻土区年降水量在 99—400 mm 之间，但该区域的年降水变化速率最大（1．5—3．3 mm／a）；而在东南部降水量较大的部分区域呈现微弱的减小趋势（图 5b）。总体上，青藏高原多年冻土降水增加率为29．5 mm／10 a。
多年冻土区土壤含水量时空变化趋势
ERA5 土壤水分再分析数据产品在青藏高原具有较好的表现。本文利用该数据分析了青藏高原多年冻土区 1980—2018 年 6—8月0—100 cm 土壤含水量均值变化特征。从图 6a 中可以看出，多年冻土区0—100 cm 土壤含水量主要分布在 0．1—0．4 m3／m3，其中青藏高原东南部土壤含水量较高，最大值为 0．69 m3／m3；而在青藏高原西南部和腹地土壤含水量较低，最小值为 0．06 m3／m3，多年冻土区土壤含水量平均值为 0．30m3／m3。从变化趋势上来看，如图 6b 所示，多年冻土区土壤含水量整体呈现增加趋势，每 10 年增加率为 0．005 m3／m3；从区域来看，在青藏高原东北部土壤含水量较高的区域有略微减小的趋势，每 10 年变化率为−0．01—0 m3／m3；而在青藏高原西南部和腹地大部分区域呈现增加趋势，每 10 年变化率为 0．01—0．03 m3／m3。可以看出，土壤含水量较低的区域增加趋势明显，而在土壤含水量较高的区域呈现减少的趋势，这与前述站点监测结果非常一致。