青藏高原多年冻土变化对水文过程的影响
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多年冻土变化的影响
多年冻土变化对区域水文过程的影响
从前述结果可以看出，2004 年以来，青藏高原多年冻土区的气温在升高，降水量在增加，这种变化幅度远大于青藏高原气候变化的平均幅度，也大于 1980 年以来青藏高原气候整体的变化幅度。在这样的气候变化背景下，多年冻土区活动层厚度在增加，温度在升高，而土壤含水量整体在增加（图 4）。
土壤含水量的增大与多年冻土的隔水作用密切相关。一方面，在冻结过程中未冻水的迁移导致更多的未冻水向多年冻土上限迁移。而活动层在融化过程中，融雪、降水和土壤水分在重力、温度和渗透梯度共同作用下迁移到多年冻土上限之上，导致土壤水分聚集在活动层底部。另一方面，因为活动层厚度增加，导致底部厚层地下冰融化释放出大量冻结水。以可可西里观测站点（QT01）为例，在观测期内（2004—2017 年），活动层厚度从 160 cm 增加到 176 cm。例如，在 2004—2006 年观测深度 165 cm处尚处于冻结状态（图 2），随着多年冻土融化，地下冰释放大量液态水，导致活动层底部含水量增加。研究表明，活动层加深、融化期延长增加的多年冻土层上水的冬季补给也不可小觑；活动层增厚也可以通过增加储水空间而减少夏季径流。多年冻土退化会导致蒸发、径流、水位等水循环要素变化；并对径流、水位和水力联系有直接影响。由于多年冻土的弱透水性，活动层底部增加的这部分冻结层上水有可能通过侧向流在低洼处形成径流，进而增加青藏高原多年冻土区江河湖泊的径流量。
此外，冻土退化会导致流域内更多的地表水入渗变成地下水，造成流域地下水储水量加大，导致冬季径流增加。但是通过分析唐古拉观测点（QT04）和西大滩观测站点（QT09）站点活动层储水量和降水量的变化趋势发现，降水量显著增加，而活动层储水量却没有明显变化（图 7）。这除了与表层强烈的蒸发和侧向流有关，其原因是否与青藏高原多年冻土区径流在增加有关还需要进一步研究。高纬度地区的研究表明，地下冰融化、活动层加深和融化期延长可能会导致冬季基流和暖季径流显著增加 ；在不连续冻土区，地下冰融化显著增加了冬季的河川基流，冻土退化使得径流的季节分布更加平缓；多年冻土退化对径流分配的影响与多年冻土覆盖率密切相关，只有在多年冻土覆盖率高的流域，多年冻土退化才会引起产流过程的较大变化，而对于多年冻土低覆盖率流域，多年冻土退化的影响则较小。然而，多年冻土对气候变暖的响应是一个缓慢的过程，因此冻土退化对水文过程的影响也是一个渐变过程。随着青藏高原多年冻土区的变暖变湿（图 5 和 6），多年冻土的退化对水文过程影响的程度究竟有多大，具体的影响过程如何还需要进一步探究。
图 5 1980 — 2018 年青藏高原多年冻土区多年降水量变化的空间分布
（ a ）年平均降水量；（ b ）降水变化速率