青藏高原冻土变化对区域能量和水分循环的影响机理模拟研究

Permafrost and seasonally frozen ground are extensively present on the Tibetan Plateau, which plays an important role in land-atmosphere interaction on the Tibetan Plateau because of their freezing and thawing effect. Severe frozen ground degradation induced by climate warming, which can change the seasonally freezing and thawing effect and associated land-atmosphere interaction, is expected to largely affect regional and even global energy and water cycle process. However, existing studies have not fully assessed and quantified the impact of severe permafrost degradation on regional energy and water cycle and climate. Therefore, this project will first improve surface and soil data in land surface model in WRF (Weather Research and Forecasting) model, and then use the model, combined with global climate model output data and the Tibetan Plateau frozen ground observations, to investigate the influence of the Tibetan Plateau frozen ground degradation on regional energy and water cycle process. The work will able to reveal the influence of the Tibetan Plateau on regional climate in the context of climate warming, and useful for improving prediction ability of disastrous climate in China.

青藏高原上广泛分布着多年冻土和季节冻土，冻土因其季节性冻融作用在青藏高原地气相互作用中扮演着重要角色。气候变暖导致的大范围和长期持续的冻土退化异常能够改变冻土季节性冻结和消融过程以及地气相互作用过程，进而可能对区域乃至全球的能量和水分循环过程产生重大影响。但是目前的相关研究对青藏高原冻土长期持续退化后引起的能量和水分循环以及气候效应还没有进行充分的评估和量化。因此，本研究计划在校正WRF模式中陆面模块的青藏高原地区地面和土壤数据的基础上，利用该模式以及全球气候模式模拟资料和青藏高原冻土观测资料，对过去几十年以及将来气候变暖情景下青藏高原冻土退化对区域能量和水分循环的影响展开系统的模拟研究。旨在揭示气候变暖背景下青藏高原对区域气候的影响机理，为提高我国灾害性气候的预测能力提供新依据。

青藏高原上广泛分布着多年冻土和季节冻土，冻土因其季节性冻融作用在青藏高原地气相互作用中扮演着重要角色。气候变化能使得冻土季节性冻结和消融过程以及地气相互作用过程发生变化，进而可能对区域乃至全球的能量和水分循环过程产生重大影响。但是目前的相关研究对气候变暖背景下青藏高原冻土季节性冻结和消融过程变化及其主要气候驱动因子和多年冻土区气候变化及机理还没有进行充分的评估和量化。本项目利用台站观测、卫星资料和模拟数据，结合模式模拟方法，对上述问题进行了研究。结果显示：1979–2009年北半球冻土区区域平均冻结历时缩短了约8.03天，其主要与地表气温升高有关。20世纪北半球多年冻土变化主要可归因于人类温室气体排放引起的气候变暖，自然强迫和人类气溶胶强迫的影响相对较弱。2001–2015年青藏高原冻土区总体变暖，但西南地区变冷，高原变暖的海拔依赖性随着区域平均变暖增强而更显著，其主要受积雪变化控制。这些研究结果为认识冻土对气候变化的响应规律、冻土变化的原因、冻土区气候变化及其机理提供了科学依据。